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。