抽油機井變頻柜在油田現(xiàn)場的應用詳細介紹

作者：時間：2012-04-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

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本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/160792.htm

2、變頻技術(shù)對抽油機懸點運動規(guī)律的影響

抽油機運動模型簡化為曲柄滑塊機構(gòu)運動，懸點運動速度公式：

根據(jù)前面的分析，由于抽油機電機的電源頻率發(fā)生了改變，從而導致了電機轉(zhuǎn)數(shù)在上下沖程的改變，最終改變了抽油機曲柄運轉(zhuǎn)的角速度ω，使抽油機懸點運動規(guī)律發(fā)生了改變：在上沖程過程中，懸點運動的速度、加速度減??；在下沖程過程中，懸點運動的速度、加速度增大。

3、變頻對抽油機懸點載荷的影響

抽油機懸點載荷主要包括抽油桿柱載荷、作用在柱塞上的液柱載荷、以及慣性載荷。其中，抽油桿柱載荷、液柱載荷是靜載荷，它不隨懸點速度、加速度的改變而變化，而慣性載荷隨之變化。

根據(jù)上面的分析，抽油機井在采用變頻調(diào)速后，改變了上下沖程過程中的懸點加速度，導致上沖程過程中液柱慣性載荷和抽油桿柱慣性載荷都減小，而下沖程過程中，只引起抽油桿柱慣性載荷的增大，最終的結(jié)果是引起懸點最大載荷比變頻前有明顯的下降，而懸點最小載荷比變頻前稍有增大。

4、變頻對井下抽油桿應力的影響

鋼制抽油桿極限交變次數(shù)按700萬次～1000萬次計算，不同沖次時抽油桿的使用壽命見下圖。

可見，油井的沖數(shù)越高，抽油桿使用的年限越短。如果井下偏磨或腐蝕，抽油桿使用壽命大大降低。調(diào)低頻率后，降低沖數(shù)，，減少循環(huán)次數(shù)，抽油桿使用壽命延長。進一步變頻，采取上慢下快的抽油方式，使懸點最大載荷減小，最小載荷增大，改變了井下抽油桿的循環(huán)特性，降低應力幅度，延長了桿的使用壽命。

5、變頻對抽油井偏磨的影響

油井偏磨是導致油井作業(yè)的重要原因。抽油桿柱實際軸向分布力越小，臨界軸向壓力越小，抽油桿柱越容易彎曲，從而導致偏磨。抽油機井變載荷運行使抽油桿產(chǎn)生彈性振動，振動載荷由下至上逐步增大，直接影響軸向壓力的變化，當軸向壓力增加到一定程度時，桿柱將屈曲變形產(chǎn)生徑向接觸力，增加了桿管偏磨。沖次增加，增加了振動幅度，在中和點部位增加了軸向壓力，將增加抽油桿彎曲沖擊的動量和沖量，這將增加桿柱的軸向作用力。在該壓力達到足夠大的情況下能夠使桿柱失穩(wěn)彎曲，抽油桿受到軸向壓力越大，隨之產(chǎn)生的側(cè)向力也越大，從而加快了桿管的偏磨。使用變頻后可以下調(diào)沖次，減少桿柱軸向作用力，降低甚至避免偏磨的發(fā)生。

6、變頻對油井產(chǎn)量和泵效的影響

對于供液充足的油井，在保證合理沉沒度即動液面的情況下，增大電源頻率調(diào)高沖次，提高油井的產(chǎn)液量，發(fā)揮油井的生產(chǎn)潛力和增大有效功率。

對供液不充足的油井，由于影響油井供液不足的原因一是地層本身的供液能力差，二是油井抽油參數(shù)相對偏大。因油井地層能量低，而抽油參數(shù)又相對偏大，抽油泵在吸液過程中還未來得及充滿就轉(zhuǎn)入了排液過程，造成了抽油泵充滿程度低，使得抽油井實際被舉升的液量少，泵效低，這樣就造成了抽油井的有效功率小，系統(tǒng)效率低。對于這樣的抽油井應調(diào)小電源頻率，降低沖次。針對油井生產(chǎn)狀況，利用上下沖程電源頻率調(diào)整的技術(shù)，調(diào)整上下沖程抽汲速度，上慢下快，提高泵的充滿程度；上快下慢，減少泵的漏失。

7、變頻對油井熱洗清蠟的影響

低沖次采油后，油井抽油速度降低，產(chǎn)出液在油管內(nèi)流速降低，結(jié)蠟速度增大，洗井周期縮短，洗井返排時間延長。使用變頻器后，洗井前手動按鈕提高頻率，沖次由2～3次/min提高到6次～7.3次，理排提高2倍～3.65倍，含水恢復期和影響產(chǎn)油量大幅度下降，效果明顯，當含水正常后再調(diào)回原來的頻率和沖次。

8、變頻對稀土永磁電機的影響

稀土永磁電機堵轉(zhuǎn)扭矩可以達到2.7-3.5，而普通電機僅為1.8-2.0，能取代比它大兩個功率等級的普通電機，運行時各種負荷狀態(tài)時都具有很好的效率和功率因數(shù)，節(jié)能效果顯著，目前是油田大力推廣的抽油機拖動裝置。但不可否認，稀土電機也有明顯的缺點。永磁電機和變頻器配套應用，可以優(yōu)勢互補。利用變頻調(diào)速裝置的軟起動功能能夠平穩(wěn)起動永磁同步電機，從而解決其振動及噪音大的缺陷；利用變頻調(diào)速裝置的頻率調(diào)節(jié)功能能夠使永磁同步電機的轉(zhuǎn)速無級可調(diào)，實現(xiàn)調(diào)速功能，兩者的結(jié)合是目前最理想的高效調(diào)速方式。

四、抽油機井變頻器工作原理、技術(shù)參數(shù)

1、工作原理

IPC－MD系列變頻器采用了最新的雙PWM拓撲結(jié)構(gòu)的四象限運行變頻控制技術(shù)。變頻器主要采用交一直一交方式．變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器。且輸出為PWM波形，中問直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源。然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成不同頻率的交流電供給電動機。使電動機獲得無極調(diào)速所需要的電壓電流和頻率。