抽油機(jī)井變頻柜在油田現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用詳細(xì)介紹

一、前言

新木采油廠(chǎng)地處吉林省松原市西北部，是一個(gè)低孔低滲的復(fù)雜斷塊油藏，開(kāi)井938口，其中抽油機(jī)井899口，螺桿泵井有38口，自噴井有1口，抽油機(jī)舉升是主要的采油方式。2005年在系統(tǒng)耗電中，采油系統(tǒng)耗電量占全廠(chǎng)電量的三分之一；在噸油成本中，電費(fèi)支出約占生產(chǎn)成本的六分之一。06年統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)：抽油機(jī)井電機(jī)平均功率利用率23.5％，平均功率因數(shù)0.53，系統(tǒng)效率僅為23.5％。系統(tǒng)效率低，提升空間大。分析影響系統(tǒng)效率的因素很多，歸納起來(lái)主要為有2個(gè)方面，即設(shè)備因素和技術(shù)管理水平。

1、設(shè)備因素

抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是帶負(fù)荷啟動(dòng)，啟動(dòng)力矩大，為了滿(mǎn)足最大轉(zhuǎn)扭的需求, 同時(shí)為保證在結(jié)蠟、出砂和抽油機(jī)不平衡時(shí)有一定裕度，抽油機(jī)必須配備較大功率的電機(jī)、減速箱和變壓器。但是正常生產(chǎn)時(shí)抽油機(jī)驢頭承受的是周期性脈動(dòng)負(fù)荷，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷差值大，在一個(gè)沖程中相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間輕載運(yùn)行（圖1），大部分井運(yùn)行功率僅是電機(jī)裝機(jī)功率20～30％，即所謂的“大馬拉小車(chē)”，使電機(jī)效率低，地面效率低。

采油廠(chǎng)抽油機(jī)以常規(guī)四連桿機(jī)構(gòu)為主，常規(guī)型抽油機(jī)盡管有種種優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也尤為突出。常規(guī)型抽油機(jī)載荷波動(dòng)系數(shù)（CLF）和懸點(diǎn)加速度大，配套電機(jī)功率大，平衡效果差，即使在平衡效果較好的情況下，減速箱峰值扭矩仍較大，負(fù)扭矩現(xiàn)象也很?chē)?yán)重，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)（圖2），將多余能量反饋到電網(wǎng)，引起主回路母線(xiàn)電壓升高，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，功率因數(shù)降低，使常規(guī)型抽油機(jī)效率低，能耗高。常規(guī)型抽油機(jī)由于其幾何尺寸和啟動(dòng)力矩需求，配套電機(jī)功率大，而運(yùn)行時(shí)均值功率卻不大。

節(jié)能電機(jī)少，常規(guī)電機(jī)多。交流異步電機(jī)的效率和功率因數(shù)在額定值附近達(dá)到最大值（圖3），常規(guī)抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特性決定電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在低效區(qū)，電機(jī)電能利用差，造成了較低的功率因數(shù)和電能的浪費(fèi)。而且很多電機(jī)多次維修和嚴(yán)重老化，使電機(jī)效率低，網(wǎng)損、銅損嚴(yán)重，無(wú)功損耗大。