赵爱国（大港油田公司第四采油厂，天津 大港 300280）

油井变频节能调控技术研究与应用

赵爱国（大港油田公司第四采油厂，天津 大港 300280）

本篇论文针对油田抽油井井运行中存在倒发电造成电能浪费，甚至个别引发倒发电造成设备损坏，以及目前目前油井调控自动化程度低的问题，开展了抽油井变频节能调控技术的研究，并对所研究成果开展了现场应用，取得良好的效果。

变频;排采;节能调控

1 问题的提出

在过去的一、二十年中，各油田都在寻找合适的解决途径，一是采用不同类型的抽油机节能电机，如高转差率电机、三相永磁同步电机等；二是使用节能配电箱。如定子绕组Y-△转换调压、可控硅调压、电容器动态无功补偿及静态无功补偿等；三是采用特用控制柜和特种电机，如交流伺服电机及其控制技术、直流调速电机及其控制技术、开关磁阻电机及其控制技术等；四是改变抽油机的结构和举升工艺，如下偏杠铃式抽油机、复式永磁电机抽油机、低速大扭矩永磁电机曳引式抽油机、液压抽油机、大功率低速永磁同步直线电机抽油机、数控往复式潜油柱塞泵等等。当然还有其它新颖、新型、新兴的技术，但大部分还处在试验阶段，在此不再赘述。

对于以上诸多的抽油机井节能技术而言，变频调速是目前应用最普遍、效果最明显的节能技术，同时也是投资相对较低的节能方式之一。但是随着应用规模的扩大，运行年限的延长，问题逐步显现，除了后期维修不便及谐波污染危害，最重要的问题有两个方面，第一是目前应用在抽油机井上的大部分变频器控制柜，在抽油机倒发电时电能均通过消耗电阻发热消耗，导致部分电能浪费，更有的发热严重烧坏控制柜内其他设备造成油井停机。第二是变频调控均是人工记录历史数据然后分析，最后进行现场变频操作，这种方式劳动强度大，工作效率低，难以及时发挥变频调控节能的技术优势。

2 抽油机井变频节能控制技术介绍

抽油机井变频节能控制技术结合了计算机技术、自动控制技术、电力电子技术、仪表技术、数据采集技术、网络通信技术等多种技术，集电气控制功能、电能监测功能、数据传输功能、以及人机交互功能于一体，内含电能测试分析、抽油机平衡分析、上位机监控系统、单机智能控制单元、平衡调节驱动电路，可完全实现抽油机的无极平滑调速、远程智能监控，提高采油系统的安全性和系统工作效率，达到节能降耗，提高效率的目的，可为油田数据自动采集、稳定连续排采、排采方式优化提供一整套自控解决方案。

2.1 电气控制部分

变频器选用了但能量反馈的四象限功能变频设备，制动方式不是通过电阻耗能实现，而是通过将能量反馈回电网，这就使得抽油机的输入功率得到充分的利用，再加上根据出油量的多少，合理的调整抽油机的工作制度，使抽油机的系统效率进一步提升[1]。

2.2 调控部分

用于接收服务器发来的控制信号并控制抽油机的电机转速、启动和停止，同时回馈服务器一个转速信号和故障信号。由于远程调控使用了与本地调控一样的模拟量调速方式，因此该模块的兼容性非常好。

2.3 调控策略部分

抽油机井变频节能控制技术可以通过上位机对数据进行分析，根据不同的调控策略，应用不同的调控机理实现抽油机的调控，应用实现三种调控策略：提液调控、泵充满度最大化调控和基于系统效率最大化调控。

2.4 油井智能监控系统

在抽油机井现场安装控制柜柜体内或独立控制箱内安装触摸智能油井数据监控屏，通过在柜体内的安装，现场人员可以根据可视化窗口，随时查看油井井况数据。

3 现场应用情况

在大港油田GB3x1井功图分析泵充满度。当充满度不高的时候，即示功图如图1所示，通过计算可以得到该泵的充满度为32%。将泵充满度作为调控参数，通过远程调控给抽油机合理的冲次，结果该泵的充满度提高16%，达到48%，如图2所示。基于泵充满度为被控参数，再提高充满度的前提下，合理的自控优化其他参数，实现了油井稳产。

图1 调控前示功图

图2 调控后示功图

4 结语

论文通过分析变频器在实际使用过程中出现的诸多问题问题，研究形成了一整套抽油井井智能调控的技术方法，集成先进的电子和通讯技术，通过安装更为节能、优质的变频设备或对原变频控制柜进行合理的节能改造，使机采井系统效率远程监测和工作制度自动优化成为现实，极大减轻了现场工人和技术人员劳动强度，更好的发挥了节能设备的潜力。

[1]王晓远，查宏民，陈益广，李学利；基于变频技术的新型抽油机节能控制器[J];石油机械;2005年08期.

赵爱国，1971年生。1993年毕业于新疆石油学校发电厂及电力系统运行专业，现从事石油工程方面工作，工程师。