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(shù)也在更新迭代。變頻技術(shù)在抽油機(jī)、注水泵、輸油泵等方面的廣泛應(yīng)用所帶來(lái)的安全環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)不斷顯現(xiàn)。為此，本文將對(duì)變頻技術(shù)在采油設(shè)備中的應(yīng)用加以詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);采油設(shè)備;應(yīng)用

1、變頻技術(shù)的概述

變頻技術(shù)主要是指交流變頻調(diào)速技術(shù)，它是將電壓和頻率不可控的工頻交流電通過(guò)整流-濾波-逆變的技術(shù)手段變換成電壓和頻率可控的交流電的一種轉(zhuǎn)換技術(shù)。變頻器，是一種應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)來(lái)控制交流電機(jī)的電力控制設(shè)備，具有調(diào)速、節(jié)能、自動(dòng)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(yīng)用。它之所以具有節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，其基本原理是，在研發(fā)者對(duì)動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，出于保證生產(chǎn)的目的，通常會(huì)在配置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，保存余量，但是在滿負(fù)荷狀態(tài)下電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，這些余量就會(huì)增加功率消耗，從而浪費(fèi)電能，但是變頻技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)設(shè)備所需功耗減少時(shí)自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，起到節(jié)能的作用。

2、變頻技術(shù)在采油設(shè)備上的應(yīng)用

2.1變頻技術(shù)在原油外輸泵上的應(yīng)用

變頻技術(shù)在原油外輸泵上的應(yīng)用，首先實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制功能，把變頻器與儲(chǔ)油罐（緩沖罐）液位計(jì)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)液位高于預(yù)設(shè)值時(shí)，頻率變大，增大排量，當(dāng)降到安全液位的時(shí)侯恢復(fù)正常排量，這為無(wú)人值守站庫(kù)的建設(shè)與推廣提供了技術(shù)支持;其次，可以實(shí)現(xiàn)小排量不間斷輸油，使原油在管線中勻速流動(dòng)，沖擊力變小，為保護(hù)管線控制泄露起到了積極作用。冬季生產(chǎn)時(shí)，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(yùn)行的關(guān)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(dòng)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(jì)、壓力變送器和溫度傳感器這些精密測(cè)量工具提供了友好的工作環(huán)境，使得測(cè)量更加準(zhǔn)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(shù)在抽油機(jī)上的應(yīng)用

在游梁式抽油機(jī)上使用變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了沖次的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可根據(jù)生產(chǎn)需求隨時(shí)優(yōu)化工作參數(shù)，減少了用更換皮帶輪調(diào)沖次所帶來(lái)的時(shí)率影響，以及給員工增加的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)系數(shù)，而且精準(zhǔn)平穩(wěn)，使抽油參數(shù)的優(yōu)化變得方便快捷;實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，對(duì)保護(hù)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)、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(jī)的研發(fā)提供了技術(shù)支持，比如塔式抽油機(jī)就是利用變頻器的矢量控制功能，拖動(dòng)系統(tǒng)在變頻器控制下驅(qū)動(dòng)繩輪正反轉(zhuǎn)換向、往復(fù)運(yùn)行，傳動(dòng)系統(tǒng)效率較四連桿結(jié)構(gòu)的游梁式抽油機(jī)提高40%以上，載荷與配重間平衡率可達(dá)95%以上，運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)能近似守恒，系統(tǒng)做功僅為克服阻力及平衡差，運(yùn)行功率顯著降低，與節(jié)能型游梁式抽油機(jī)對(duì)比，節(jié)電率可達(dá)50-70%。

2.3變頻技術(shù)在注水泵上的應(yīng)用

在注水泵上使用變頻技術(shù)可以穩(wěn)定精確的調(diào)節(jié)控制注水壓力和注水量，比過(guò)去使用調(diào)節(jié)閥（分流原理）更加平穩(wěn)更加節(jié)能，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化自動(dòng)控制的功能，不需要員工操作高壓控制閥門(mén)，減少了人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻率，從而降低了日常工作的危險(xiǎn)系數(shù);平穩(wěn)注水有助于保護(hù)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(diǎn)，提高了注水合格率。

2.4應(yīng)用變頻技術(shù)能夠延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備故障維修工作量。從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，使用變頻調(diào)速技術(shù)后，不但大大節(jié)約了能源，而且有效地減少了設(shè)備的維修維護(hù)費(fèi)用。由于油氣混輸螺桿泵實(shí)現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)后，油氣混輸螺桿泵啟動(dòng)電流小，對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊波減小，對(duì)整條電網(wǎng)其他用電設(shè)備也大有好處，采用變頻調(diào)速技術(shù)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(shí)也節(jié)省了油氣混輸螺桿泵易損件的維修費(fèi)用。

供液不足油井生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制，保證了生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)運(yùn)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(zhǎng)距離輸送防止管道堵塞的工藝要求。

2.5應(yīng)用變頻技術(shù)能夠減少設(shè)備磨損度

減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及運(yùn)動(dòng)部件的磨損程度，有效延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命，降低維修成本?？裳娱L(zhǎng)電潛泵壽命，節(jié)約油井維修、維護(hù)費(fèi)用，使電泵機(jī)組在最佳工況下運(yùn)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(shí)提高工作效率。潛油電泵通過(guò)采用中壓變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電潛泵的平均維修周期由原來(lái)的3至6個(gè)月，延長(zhǎng)到1至2年，大大地提高了油井的采油時(shí)率，節(jié)省了大量的維修費(fèi)用。

2.6應(yīng)用變頻技術(shù)能夠提升安全性

為了保證抽油機(jī)能夠平穩(wěn)運(yùn)行，就需要從游梁式抽油機(jī)的平衡性著手。如果抽油機(jī)嚴(yán)重不平衡，就會(huì)導(dǎo)致沖擊電流過(guò)大，不僅會(huì)對(duì)電能造成浪費(fèi)，而且沖擊電流會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作不穩(wěn)定，工作人員的操作安全也會(huì)受到威脅。因此，對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，可以利用變頻器進(jìn)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(yùn)行，又不會(huì)帶來(lái)安全隱患，我們需要選擇與電機(jī)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(yīng)用變頻技術(shù)能夠節(jié)能減排

采油設(shè)備諸多，控制其高效工作才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。抽油機(jī)工作需要保證一定的泵效，否則面對(duì)很少的油量，抽油機(jī)仍然要全負(fù)荷工作就會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)，變頻器就可以完美解決這項(xiàng)問(wèn)題，如果無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，抽油機(jī)就會(huì)在變頻器的控制下降低轉(zhuǎn)速或者停止工作，防止浪費(fèi)。

此外，變頻器的主要任務(wù)是進(jìn)行交流調(diào)速，在長(zhǎng)慶油田得到了廣泛利用，其最大優(yōu)勢(shì)就是能夠在抽油機(jī)工作時(shí)對(duì)其功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。低滲透率現(xiàn)象和地層低壓?jiǎn)栴}是長(zhǎng)慶油田的顯著特點(diǎn)，這就需要依據(jù)實(shí)際情況，采用不同功率的設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采工作。通過(guò)對(duì)實(shí)際工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，變頻器可以基于總體的出油量進(jìn)行功率調(diào)整，這種形式可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的極大提升，同時(shí)也能為油田開(kāi)采降低成本，在發(fā)揮功效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

3、結(jié)束語(yǔ)

石油行業(yè)囊括了眾多工程和項(xiàng)目，是一個(gè)耗能多、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)高的行業(yè)，其中石油開(kāi)采工程占據(jù)了絕對(duì)比重，由此可見(jiàn)，利用變頻技術(shù)對(duì)采油設(shè)備進(jìn)行節(jié)能減排改造，有助于企業(yè)的降本增效，本文對(duì)于此類(lèi)工作具有一定的參考意義。