变频器应用于潜油电泵井的节能探讨

2022-12-21潘雅缤

中国设备工程 2022年21期

关键词：运转变频器石油

潘雅缤

（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江大庆 163000）

1 潜油电泵井概述

1.1 潜油电泵设备的概述

潜油电泵是作为石油开采过程中重要的机械设备和装置，最开始的记录是1981年从国外引进过来，之后便成为我国石油开采行业中必不可少的设备。

通过对潜油电泵内外装置的研究和阐述能够更好地指导潜油电泵井的节能探讨。具体来说，潜油电泵在今天已经不再是全部依赖国外的引进，随着中国现代化程度的深化以及石油行业的迅速发展，潜油电泵已经实现了更新和换代，实现了由单一设备向系统设备的演进发展。从潜油电泵硬件装置层面看，潜油电泵主要包括潜油保护器、潜油分离器、潜油离心泵、潜油电机、潜油温控装置、潜油电缆线、潜油变频器、潜油变压器、潜油泄油阀等，这些共同构成了潜油电泵的整体系统，尤其是潜油变频器作为潜油电泵井最为核心的部分直接影响整个潜油电泵井的正常运转，这就是后面需要重点研究和阐述的部分。从潜油电泵的软件层面看，潜油电泵主要包括潜油电泵程序分析、潜油电泵整体运行状况管控程序、潜油电泵优化程序、潜油电泵数据整理统计程序、潜油电泵系统故障预警程序等。

总的来说，把潜油电泵运用于潜油电泵井中展现了强大的优越性和系统性，具体来说主要包括：（1）潜油电泵实现了大排量石油开采的目的，并且尤其是在低位石油开采过程中更是得心应手；（2）潜油电泵具有操作便捷、比较节能、噪音较少的优点；（3）潜油电泵具有强大的功能，能够解决好腐蚀和节垢的问题；（4）潜油电泵具有使用时间长和生产效率高的优点，能够减少石油开采的成本投入，实现开源节流；（5）潜油电泵能够通过运用变频器来适应石油开采的深浅，具有很强的灵活性和调节度，实现节约的目的；（6）潜油电泵能够很好的适用于水井平台和斜井，并通过仪器仪表的数字化监控保证石油开采正常运行。

1.2 潜油电泵井存在的问题概述

当前潜油电泵装置在潜油电泵井中的应用除了具有上述优点外，还存在一定的问题。通过整合这些问题能够为引入变频器推进潜油电泵井节能措施提供帮助。具体来说潜油电泵井存在的问题包括：（1）潜油电泵受到装置和功率的影响使得能够潜入的石油开采深度；（2）潜油电泵受到技术限制和使用便捷一般装设在井下面，所以一旦潜油电泵装置出现问题和故障便很难处理，而装置修理的成本和费用也随之较高；（3）潜油电泵在长期高温使用的情况下很容易造成故障、磨损和腐蚀，这些需要在后续的变频器使用中来最大限度减少风险；（4）潜油电泵的动力源比较单一，仅仅是依靠电力系统，一旦电力供能出现问题那么便直接造成生产的停滞；（5）潜油电泵运转功率较高，消耗比较大，也就是电缆的成本投入和花费占比很高，这些都是潜油电泵目前存在的问题。

1.3 潜油电泵井节能概述

潜油电泵井节能需要从硬件装置和软件提升方面入手，通过对潜油电泵井装置的维护实现潜油电泵井节能。具体来说：

（1）重点关注潜油电泵井电缆。潜油电泵井电缆质量的好坏直接关系到石油开采的效率，承担着电力运输的媒介作用，也会影响潜油电泵井设备信号的传输。但是，由于潜油电泵井开采是一项长期且强度很高的工作，所以会不可避免地造成潜油电泵井电缆的损耗，从而影响潜油电泵井开采效率，这些影响效率大致可以分为化学因素、温度因素、机械因素等。后续为了提高潜油电泵井开采效率并实现节能的举措需要进一步优化潜油电泵井电缆的材料使用、定期保养。

（2）重点关注潜油电泵井整体效率。目前潜油电泵井确实存在供给关系失调和使用—产出效率过低的情况，这些都会造成潜油电泵井投入与产出不平衡的问题。具体来说，影响潜油电泵井整体效率的原因包括潜油电泵井电压、潜油电泵井电机功率、潜油电泵井叶轮流面等影响因子。后续，则需要针对性地解决问题来提高潜油电泵井效率。

（3）引入双潜油电泵井故障分析和排除方法。潜油电泵井问题的出现在很大程度上归结于使用方法和指导方法的不当。传统的潜油电泵井方法主要是单潜油电泵井方法，这类方法具有较大的缺陷性，不利于及时发现潜油电泵井出现的问题。后面为了提升潜油电泵井的使用效率，实现节约成本的目的，需要引入双潜油电泵井故障分析和排除法，做好潜油电泵井平台的日常维护和保养。

（4）做好潜油电泵井产能预测软件的设计与开发。“在潜油电泵的选择计算中，油井产能预测是一个很重要的步骤，油井生产能力预测的准确性，将直接关系到潜油电泵选择的合理性。”潜油电泵井硬件设施的维护与软件系统的开发同样重要。具体来说，在潜油电泵井软件开发中需要引入并且借助Visual Basic语言激活潜油电泵井的控制，实现数字化和科学化的管理。

（5）引入解卡技术解决潜油电泵井中的卡泵问题。潜油电泵井中常常会出现因为设备使用时间过长的机器卡泵、结蜡、出砂、结垢等问题，这些问题会大大降低潜油电泵井的生产效率，不利于潜油电泵井的开源节流。后续，针对这些问题需要引入解卡技术提升潜油电泵井的生产效率，包括正/反循环洗井解卡、调相序反转解卡、变频控制调参解卡、工频控制启动解卡等技术。

（6）多参数监控提升潜油电泵井效率。中国的地质条件对于石油开采造成了很大的影响，我国地质条件复杂主要是贫油条为主。基于上述地质环境，机械化的石油开采成为当前我国石油开采的主要形式，在此情况下潜油电泵机械成为主导我国石油开采过程中的主要动力，必须要对潜油电泵机械以及潜油电泵井下的各种环境进行实时的监控，主要包括对各项仪器设备以及仪器设备参数的监管，做好事前检查、事中观察和事后复查工作。其中需要重点监测潜油电泵井的入口温度、潜油电泵井的入口压力、潜油电泵井的电机温度、潜油电泵井的出口压力等，并利用现代化的软件制作潜油电泵井数据监测图表。

2 潜油电泵井的变频器功能概述

变频器的技术特点能够适用于潜油电泵井的节能发展，推进潜油电泵井的技术管理方式创新。

变频器技术特点如下：

（1）变频器主要采用PWM控制方式，主要以正弦波的方式进行输出，于是便形成较为稳定的输出效率和控制效率。

（2）变频器可以整合多样化的电路系统且因其较高功率的输出效果能够为石油开采提供强大的动力，推动石油开采机械化的发展。

（3）变频器主要采用模块化设计，展现出结构紧凑和交互性强的特点，成为推动潜油电泵井发展的重要装置。

（4）变频器是属于直接的高压输出，不需要进行变压输出或者电流转化，具有使用便捷的特点，能够适用于潜油电泵井的发展。

（5）变频器具有极低的dv或者dt输出，不需要任何额外形式的滤波器。

（6）变频器具有极强的抗干扰能力，因其主要采用光纤通讯技术使得变频器能够很好地运用于潜油电泵井的发展。

潜油电泵井的变频器功能阐述：

（1）变频器能够减少潜油电泵井和潜油电泵机器的风险。“潜油电泵机组启动时产生冲击电流，机泵电缆及相关组件会受到破坏。变频器可以根据井下实际情况及时调节机泵生产参数，实现软启动，使电机处于平稳运行状态,节能降耗效果显著。”石油开采行业也是面临巨大风险和危机的行业，不管是对人造成的危险或者是对机器造成的损耗都是不可避免的。因此，为了有效减少这些风险的概率必须要把变频器运用到石油开采中，使潜油电泵井通过变频器能够实现对机器正常运转的管控和对人的健康防范的监控。

（2）变频器能够推动潜油电泵井节能的发展。当前潜油电泵井各种事故的发生不仅仅是对人的安全造成威胁，更是会提高潜油电泵井的运行成本和管理成本。为了减少潜油电泵井运转过程中的不必要投入和开支以达到开源节流的目的和效果，后续则需要引入变频器来推动潜油电泵井的正常运转。变频器运用潜油电泵井的原理在于变频器不仅能够实时的反映潜油电泵井中的生产运作情况，更能对潜油电泵井中存在问题通过变频器中的数值反映出来，通过对潜油电泵井生产参数的调节来实现泵组的软启动，从而高效便捷地管理潜油电泵井。

（3）变频器在潜油电泵井的使用已经成为趋势。变频器在潜油电泵井中使用必须要注重二者的契合，一方面是要明确变频器的功能及变频器的原理、变频器的类别、变频器的特征等，为后续优化潜油电泵井中的变频器选择提供基础。另一方面，要明确潜油电泵井的工艺流程，从而优化变频器的使用。总的来说，要在潜油电泵井不断的调查和研究过程中明确变频器的参数，通过变频调试实现对潜油电泵井的精准、便捷管理，提高潜油电泵井的节能效率。

3 变频器应用于潜油电泵井的节能探讨

变频器运用于潜油电泵井的节能举措需要以潜油电泵井面临的问题为基础，通过对石油开采中的硬件机组管理和软件系统管控来实现节能减排的目的。具体来说要从以下方面进行。

3.1 通过变频器减少潜油电泵井运转的风险，达成风险节能的目的

潜油电泵井深度达地下2000m以下，而潜油电泵机组在长期的运作中必然会出现机器损耗和管理不科学引发的潜油电泵井运行风险。为了减少潜油电泵井运转中的硬件损耗和系统不完善引发的风险需要通过变频器在潜油电泵井运转中的管理来最大限度降低风险。总的来说，达成潜油电泵井节能的目的不仅仅要从机器设备投入方面入手，更需要以风险防范为着力点，通过减少风险成本来完成潜油电泵井节能的目的。

3.2 通过变频器调节潜油电泵井运作，达到节约机器维修的成本目的

传统的潜油电泵井管理主要还是采用单一和粗放的机组管理模式，造成潜油电泵井运行过程中机器损耗高、管理失范、耗电量大的问题，出现“大马拉小车”的问题。但是，受到地形的限制以及石油开采过程中技术更新的影响，传统的潜油电泵井运转模式已经很难适应当前潜油电泵井的正常运转，造成石油开采成本投入过高。在此基础上，要通过引入变频器来调节潜油电泵井的合理运作，实现对潜油电泵井的精确管理。