摘要：随着油田开采的逐步深入，资源下行导致采收率不高，抽油机的能效比问题开始凸显。抽油机是采油企业中应用最为广泛、使用最为频繁的设备，是采油企业工艺体系一个复杂而又系统的生产模块。抽油机变频柜主要工作原理是将抽油机运转过程中的冗余电能的再配置，实现处于同一电网中的抽油机可以在不同频率下进行工作，节能降耗的成果明显。其技术的应用成果，将直接影响到企业的效率和效益。本文就抽油机变频控制柜的技术原理进行了研究，并对其在应用中的实践策略予以了阐述。
关键词：抽油机；变频控制柜；应用
当前，石油企业面临着越来越严峻的国际原油环境和环境资源压力。节能降耗已成为采油企业发展中的共识。就采油企业的发展规律而言，油田采油技术的运行效能直接决定了采油企业的生产能力和生产效益。抽油机是采油企业中应用最为广泛、使用最为频繁的设备，是采油企业工艺体系一个复杂而又系统的生产模块[1]。为应对这一情况，部分采油企业的抽油机优化中采用小泵径短冲程低冲次的连续运行工作制度或人工控制下的间抽采油方式，而就实践效果来看，这两种采油方式在系统平均采油率低及控制难度大等问题，其节能的效果不太明显。在此背景下，对抽油机变频控制技术研究被提出并进入实质性的研究和应用阶段。该项技术在研发过程中将在减少人工控制及降低设备运行成本两方面进行探索，以满足采油企业实际发展中的技术创新要求。
1.抽油机变频控制柜的技术原理
抽油机的组成模块没有发生过多的改变，主要是由动力装置、减速装置、框架、四连杆构成。抽油机在作业过程中，首先将电机所产生的高速动力传递到抽油机减速箱的输入轴，而后通过减速箱的作业带动曲柄进行低速旋转，而曲柄则从连杆和横梁、拉动梁的后臂而摆动。在抽油机的油梁前段安装有驴头，利用作用在驴头的应力带动活塞作往复式运动。从而得以实现将井筒内的原油抽出。而抽油机的这一工作机制并未能与油井的地层条件、井下压力等相匹配，导致机械作业中产油量的出现较大的波动。以某油田的统计数据为例，产液量不足5T的低产油井占比高达七成以上[2]。在供排不平衡的情况下，抽油机的现行工作机制势必会造成较大的电能浪费。因此对变频控制柜的研发与应用就显得十分必要。抽油机变频控制柜是采油管理中的重要设备。这一设备在节能降耗上的优势突出。在抽油机的作业过程中需在电动机的驱动下作业，并在作业的后半程通过抽油机自身所释放的机械能来驱动电动机运作。这一运动方式使得作业中的电能会被白白消耗掉。而抽油机的变频柜正是基于对这部分电能的再利用而发展起来的节能技术。其主要工作原理是将抽油机运转过程中的冗余电能的再配置，根据设备示工图来进行有效分布，实现处于同一电网中的抽油机可以在不同频率下进行工作，抽油机的变频柜的应用可达成电流强弱及电流流向的控制，从而使设备的工作效率最大化。这种控制设备在应用中展现出了较大的优势。当前，在抽油机系统中所应用的变频柜主要采用双频的控制模式，及在抽油机电机运转期间其控制柜内有两个不同频率的电流。这两个频率电流的其中之一，是通过外界的输电设备而输送而来确保抽油机电机正常运的电流，另一个是抽油机设备在运转过程中由机械势能所转化而来的电能[3]。在双频技术的应用下，这部分电能可以直接出入电网，从而实现电能的再利用。而这一机制，将能够在较大程度上削减和抵消部分电能消耗，从而实现提升能源利用率及降低采油能耗的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经采油管理的技术实践证实，采油机柜的双变频技术，能够较好地提高功率因数、减小供电电流来 减轻电网负担，根据单井的实际供液能力来对抽油机的速度进行调整。该技术也在抽油机的软启动上获得了较大的提升，提高采油效率的的同时，降低了设备的损耗。
2.抽油机变频控制柜的应用实践
从对抽油机变频控制柜的运行原理分析中不难发现，在双频控制机制下对抽油机设备在运转过程中由机械势能所转化而来的电能的应用，将成为实践中重点解决的环节。从某种程度上而言，再生性电能的利用问题这一问题的有效解决将较大地影响到采油工程抽油机管理的实践效果[4]。对这一问题的探索过程中，主要采用的是回馈制动、能耗制动及储能制动三大层面。其中，在对回馈制动的利用中，是将抽油机机械能所转化成的电能直接回馈给区域电网，这也是三种方式中最为经济节能的一种方式。而在这一技术的运用过程中需注意回馈电网的电流应与电网同步及同相位的正弦波，这样才能够在最大限度上实现提升节电效果。同时，在抽油机变频柜应用技术的过程中，也应对控制柜的冲击电流问题予以较好的解决。实测数据显示，抽油机运转过程中的冲击电流会对整个生产过程产生较大的影响。当前，对于冲击电流问题的解决主要是通过对抽油机油柄配重块的调整来实现，从而使冲击电流得以有效的降低，使其能够稳定在电网稳定电流范围之内[5]。值得关注的是，在抽油机的启动过程中，其自身的扭矩和惯性都较大，因此在技术的应用过程中，应尽可能地通过变频器加减速时间的合理设定，而避免在抽油机启动过程中而出现过载保护动作[6]。
综上所述，抽油机变频控制技术的应用和改良作为采油技术管理中的重要环节，其技术改造的成果直接决定了抽油机的能耗和效率，进而对企业的生产运行效能和效益产生影响。就采油技术管理的发展趋势而言，对抽油机变频柜的应用将越发的广泛。而抽油机变频控制技术的应用实践是一系统化问题，需在充分保障抽油机变频控制效能的同时，结合技术研发、设备维护等方面的策略，助推抽油机变频控制技术在实际应用上的提档升级，实现采油机技术改良条件下能耗的降低，进而促进采油企业节本降耗整体发展目标的达成。
参考文献：
[1]肖素芳，克尤木江•肉孜，张健东，等. 抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J]. 化工设计通讯，2018，（12）.
[2]范俊. 浅谈抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J]. 化工管理，2016，0（35）.
[3]熊辉. 抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J]. 化工管理，2014，（9）：94-94.
[4]王彦峰. 采油管理中抽油机变频控制柜的应用[J]. 云南化工，2018，45（4）：60.
[5]肖素芳，克尤木江•肉孜，张健东，廖卫红，宗序江. 抽油机变频控制柜在采油管理中的应用[J]. 化工设计通讯，2018，44（12）：60.
[6]周慧. 抽油机变频控制柜在采油管理中的实际应用探讨[J]. 化工管理，2015，（11）：38.
论文作者:丁振根,王宏斌,孙涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/18
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