变频技术在抽油机设备的应用

江 涛，鲁海英

（1.新疆油田公司百口泉采油厂油田工艺研究所，新疆 克拉玛依 834011；2.新疆独山子石化总公司矿区事业部，新疆 克拉玛依 833600）

近年来，低压交流变频调速器已在油田机械采油设备中得到广泛应用，其中立式智能抽油机是一种采用智能—模拟及数字混合控制技术的节能型抽油机，它不但缩短了“拖动电机—减速器—执行机构”的传动链，完成了油液的采吸，同时实现了电机的无级调速。2000年底，百口泉采油厂开始在机采设备试用两台具有变频调速功能的立式抽油机后认为，该机应用的变频控制系统克服了传统抽油机电机转速额定、冲次的调整依赖电机皮带轮的更换、冲程的调整工序复杂等问题，实现了抽油机的冲程、冲次调整无级化、自动化，满足了不同油井的生产需要。

该机应用的变频控制系统的自动控制效果好、系统效率高，能满足大排量、聚驱及稠油等多工况油井举升工艺的需要。据统计，百口泉油田已在23台立式抽油机上应用该技术，经过几年的生产运行，证明其节电效果显著。

一、变频抽油机控制器的现场应用

1.从2000年11月中旬开始，在百口泉采油厂油田21井区选择了13034和13041两口井，分别应用变频立式抽油机，应用前后的各生产数据对比见表1。从表1可以看出，在地面、地下相同工况下，13034、13041两井在使用不同电机前后，上电流分别下降了54.00%和38.79%，下电流分别下降了67.39%和56.15%；输入功率分别下降了57.34%和44.76%；功率因数分别上升了35.92%和21.79%。

表1

2.换机前后实测功图对比见图1、图2。

二、抽油机变频控制系统特点

从立式抽油机变频控制系统的结构、原理及现场试用情况，总结该控制系统具有以下特点。

1.系统效率高、节能效果好。从图1、图2可以看出，使用抽油机变频控制系统后，其抽油机运行时载荷线非常平滑，动载荷小，进一步降低有功功率，从而具有较高的系统效率和良好的节能效果。

图1 13034井换机前后实测功图对比

图2 13041井换机前后实测功图对比

2.运动特性调节方便，可满足多工况油井举升工艺的需要。根据油井多种井下工况，通过无级调速，该控制器可方便实现冲程无级调整，冲次无级调节和控制，使井下杆柱运行较平稳，减少了冲程损失（减程比为1）及由此造成的杆柱断脱，延长了修井周期，并能防止聚驱和稠油开采时“光杆打架”、“管杆偏磨”、“柱塞偏磨”等工艺问题，适应于多种工况条件下举升工艺的需要。

3.日常维护方便，费用低。随着井况的变化及生产的需要，需经常对油井的工作参数进行调整，普通电气控制技术在参数调整时比较费时费力，还因停机影响产量，而变频电气控制技术则从根本上解决了这一问题，现将现场使用操作情况列表对比（表2），从表2可以看出，应用变频控制技术的抽油机调整参数几乎不占用生产时间，提高了工作效率。

表2

4.工作可靠，安全性能好。变频电气控制的电气保护措施较完善，具有电源过压、欠压、断缺相、过载等13种保护功能。试用的这两台变频控制技术的抽油机经过了4年多百口泉采油厂油田冬夏温差大（-38～42℃）及12级以上大风的考验，各控制、运动部位均未出现大的故障。

三、结论

1.与普通电气控制方式相比，变频电气控制技术使得抽油机运行时的上下电流较小，能耗较低，功率因数高，节能效果较好。

2.冲程、冲次可在较大范围内通过按电钮来实现无级调节，大大降低了现场操作工人的劳动强度，减少了地面调整参数的占产时间，并且数据可在配电柜内的显示屏上直接显示出来，很直观。

3.换向平稳、动载小，改善了杆柱运行条件，降低了抽油杆断脱频次，延长了修井周期。

4.安全保护系统完善，重心平稳。