變頻技術在采油設備上的應用

葛明 馮艷梅 胡定龍 黨欣

摘要：隨著石油工業(yè)的發(fā)展，采油技術也在更新迭代。變頻技術在抽油機、注水泵、輸油泵等方面的廣泛應用所帶來的安全環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點不斷顯現(xiàn)。為此，本文將對變頻技術在采油設備中的應用加以詳細介紹。

關鍵詞：變頻技術;采油設備;應用

1、變頻技術的概述

變頻技術主要是指交流變頻調(diào)速技術，它是將電壓和頻率不可控的工頻交流電通過整流-濾波-逆變的技術手段變換成電壓和頻率可控的交流電的一種轉(zhuǎn)換技術。變頻器，是一種應用變頻技術與微電子技術來控制交流電機的電力控制設備，具有調(diào)速、節(jié)能、自動控制等功能，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中擁有舉足輕重的作用。變頻器由于其便捷性，已經(jīng)在人們的生產(chǎn)和生活中得到了廣泛應用。它之所以具有節(jié)能的優(yōu)勢，其基本原理是，在研發(fā)者對動力設備進行設計時，出于保證生產(chǎn)的目的，通常會在配置動力驅(qū)動過程中，保存余量，但是在滿負荷狀態(tài)下電機無法正常運行，這些余量就會增加功率消耗，從而浪費電能，但是變頻技術可以很好地解決這個問題，當設備所需功耗減少時自動降低轉(zhuǎn)速，起到節(jié)能的作用。

2、變頻技術在采油設備上的應用

2.1變頻技術在原油外輸泵上的應用

變頻技術在原油外輸泵上的應用，首先實現(xiàn)了自動控制功能，把變頻器與儲油罐（緩沖罐）液位計聯(lián)動，當液位高于預設值時，頻率變大，增大排量，當降到安全液位的時侯恢復正常排量，這為無人值守站庫的建設與推廣提供了技術支持;其次，可以實現(xiàn)小排量不間斷輸油，使原油在管線中勻速流動，沖擊力變小，為保護管線控制泄露起到了積極作用。冬季生產(chǎn)時，原油粘度增大輸油壓力升高以及凝管、凍堵等現(xiàn)象成為運行的關鍵，利用小排量不間斷輸油，可以始終保持管線中的原油處于流動狀態(tài)，不斷傳遞熱量，防止以上現(xiàn)象的發(fā)生。穩(wěn)定的輸油流量，也為質(zhì)量流量計、壓力變送器和溫度傳感器這些精密測量工具提供了友好的工作環(huán)境，使得測量更加準確，這為監(jiān)控產(chǎn)量、監(jiān)控外輸壓力提供了穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

2.2變頻技術在抽油機上的應用

在游梁式抽油機上使用變頻技術，實現(xiàn)了沖次的自動調(diào)節(jié)，可根據(jù)生產(chǎn)需求隨時優(yōu)化工作參數(shù)，減少了用更換皮帶輪調(diào)沖次所帶來的時率影響，以及給員工增加的勞動強度和危險系數(shù)，而且精準平穩(wěn)，使抽油參數(shù)的優(yōu)化變得方便快捷;實現(xiàn)了軟啟動，對保護抽油機電動機、受力零部件、桿管柱以及深井泵有顯著的效果，也給新型節(jié)能抽油機的研發(fā)提供了技術支持，比如塔式抽油機就是利用變頻器的矢量控制功能，拖動系統(tǒng)在變頻器控制下驅(qū)動繩輪正反轉(zhuǎn)換向、往復運行，傳動系統(tǒng)效率較四連桿結構的游梁式抽油機提高40%以上，載荷與配重間平衡率可達95%以上，運行過程中勢能近似守恒，系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差，運行功率顯著降低，與節(jié)能型游梁式抽油機對比，節(jié)電率可達50-70%。

2.3變頻技術在注水泵上的應用

在注水泵上使用變頻技術可以穩(wěn)定精確的調(diào)節(jié)控制注水壓力和注水量，比過去使用調(diào)節(jié)閥（分流原理）更加平穩(wěn)更加節(jié)能，也實現(xiàn)了數(shù)字化自動控制的功能，不需要員工操作高壓控制閥門，減少了人員暴露于危險環(huán)境的頻率，從而降低了日常工作的危險系數(shù);平穩(wěn)注水有助于保護注水管線不受壓力波的沖擊，減少因管線破裂而造成環(huán)境污染;平穩(wěn)注水也是注水工作的重點，提高了注水合格率。

2.4應用變頻技術能夠延長設備使用壽命

延長設備使用壽命，減少設備故障維修工作量。從現(xiàn)場使用情況看，使用變頻調(diào)速技術后，不但大大節(jié)約了能源，而且有效地減少了設備的維修維護費用。由于油氣混輸螺桿泵實現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)后，油氣混輸螺桿泵啟動電流小，對供電電網(wǎng)的沖擊波減小，對整條電網(wǎng)其他用電設備也大有好處，采用變頻調(diào)速技術后，泵的維修次數(shù)大大降低，提高了油氣混輸螺桿泵的完好率，同時也節(jié)省了油氣混輸螺桿泵易損件的維修費用。

供液不足油井生產(chǎn)過程實現(xiàn)變頻調(diào)速控制，保證了生產(chǎn)過程的平穩(wěn)運行，滿足了油井連續(xù)生產(chǎn)不間斷輸油，特別是冬季氣溫低需要連續(xù)生產(chǎn)、長距離輸送防止管道堵塞的工藝要求。

2.5應用變頻技術能夠減少設備磨損度

減少電動機發(fā)熱及運動部件的磨損程度，有效延長電動機使用壽命，降低維修成本?？裳娱L電潛泵壽命，節(jié)約油井維修、維護費用，使電泵機組在最佳工況下運行，大大提高了電潛泵采油系統(tǒng)的效率，在降低故障率的同時提高工作效率。潛油電泵通過采用中壓變頻調(diào)速控制技術，使電潛泵的平均維修周期由原來的3至6個月，延長到1至2年，大大地提高了油井的采油時率，節(jié)省了大量的維修費用。

2.6應用變頻技術能夠提升安全性

為了保證抽油機能夠平穩(wěn)運行，就需要從游梁式抽油機的平衡性著手。如果抽油機嚴重不平衡，就會導致沖擊電流過大，不僅會對電能造成浪費，而且沖擊電流會導致設備工作不穩(wěn)定，工作人員的操作安全也會受到威脅。因此，對抽油機進行改造時，可以利用變頻器進行配重的調(diào)整，從而使得沖擊電流保持在一定范圍內(nèi)，既能夠正常運行，又不會帶來安全隱患，我們需要選擇與電機的額定功率相適配的變頻器，如此能夠?qū)崿F(xiàn)采油工作效率的最大化。

2.7應用變頻技術能夠節(jié)能減排

采油設備諸多，控制其高效工作才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。抽油機工作需要保證一定的泵效，否則面對很少的油量，抽油機仍然要全負荷工作就會造成嚴重浪費，變頻器就可以完美解決這項問題，如果無法達到標準，抽油機就會在變頻器的控制下降低轉(zhuǎn)速或者停止工作，防止浪費。

此外，變頻器的主要任務是進行交流調(diào)速，在長慶油田得到了廣泛利用，其最大優(yōu)勢就是能夠在抽油機工作時對其功率進行實時監(jiān)控和調(diào)整。低滲透率現(xiàn)象和地層低壓問題是長慶油田的顯著特點，這就需要依據(jù)實際情況，采用不同功率的設備進行開采工作。通過對實際工作狀況進行監(jiān)控，變頻器可以基于總體的出油量進行功率調(diào)整，這種形式可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率的極大提升，同時也能為油田開采降低成本，在發(fā)揮功效的同時實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

3、結束語

石油行業(yè)囊括了眾多工程和項目，是一個耗能多、安全環(huán)保風險高的行業(yè)，其中石油開采工程占據(jù)了絕對比重，由此可見，利用變頻技術對采油設備進行節(jié)能減排改造，有助于企業(yè)的降本增效，本文對于此類工作具有一定的參考意義。