一、 概述
在不影響油井產(chǎn)量的前提下，如何控制和降低開(kāi)采成本、提高經(jīng)濟(jì)效益始終是油田普遍關(guān)心的問(wèn)題，尤其是中低產(chǎn)井檢泵周期短、耗電量大、機(jī)械設(shè)備（抽油機(jī)、油管、油桿等）磨損折舊嚴(yán)重，導(dǎo)致噸油成本居高不下。利用變頻器加以智能控制，可以提高采油系統(tǒng)的效率、降低噸油成本，提高產(chǎn)量，使抽油機(jī)的工作參數(shù)更適合地下功況，調(diào)整更方便容易，有效解決起動(dòng)沖擊大，運(yùn)行耗電多，大馬拉小車、效率低下等諸多問(wèn)題。
1. 調(diào)參功能
此裝置根據(jù)不同的井況，選擇運(yùn)行參數(shù)（沖次從0次/分—15次/分任意可調(diào)）、同時(shí)可大范圍的單獨(dú)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的上提速度、下放速度，可以實(shí)現(xiàn)快提慢放、慢提快放、慢提慢放等功能；有效地降低抽油機(jī)的動(dòng)載荷，提高采油系統(tǒng)的效率；
2. 調(diào)速節(jié)能
抽油機(jī)屬泵類負(fù)載，其耗電功率P∝N3，如果調(diào)整轉(zhuǎn)速N滿足最佳沖次，若轉(zhuǎn)速N為額定轉(zhuǎn)速的一半，則耗電僅為電機(jī)額定功率的1/8，即抽油機(jī)電機(jī)額定功率為10KW，則在一半轉(zhuǎn)速時(shí)其電機(jī)耗電僅為1.25KW，省電87.5%，效果驚人。以上是理論計(jì)算結(jié)果，我們可以很負(fù)責(zé)任的說(shuō)如果抽油機(jī)沖次降低一半則節(jié)約電能40%以上。
3. 動(dòng)態(tài)調(diào)功功能
在抽油機(jī)變載的工作狀態(tài)下，控制裝置以5000次/秒的速度自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)的載荷，自動(dòng)改變加在電機(jī)上的進(jìn)線端的電壓，保證電機(jī)在最小電流，最低電壓即最小功率下運(yùn)行，如果沖程進(jìn)行到某一程度出現(xiàn)抽油機(jī)帶動(dòng)電機(jī)的情況，則該系統(tǒng)適時(shí)關(guān)閉電機(jī)上的端電壓，利用抽油機(jī)滑行達(dá)到節(jié)能目的，即調(diào)不調(diào)速都節(jié)能。
4. 為了節(jié)約鉆井成本。油田開(kāi)發(fā)中90%以上為定向井，定向井開(kāi)采過(guò)程中我們雖然采用了油桿扶正器但采油管柱的磨損仍然是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題，油桿的疲勞也導(dǎo)致我們4年更換一次抽油桿。以低產(chǎn)井為例，我們把液量在2方以下的井采油沖次從原來(lái)的6次降低到3次，產(chǎn)液量不降反增（增產(chǎn)論述祥見(jiàn)工作原理及控制方法）但是抽油機(jī)、油管、油桿的壽命增加一倍，油桿的疲勞壽命也增加一倍，這個(gè)數(shù)字是驚人的，以一口1800米的井計(jì)算僅此一項(xiàng)每年節(jié)約5.6萬(wàn)元。
5. 軟啟動(dòng)功能
由于電機(jī)全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流（3-7）倍于額定電流，因此通常在帶載電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)電機(jī)和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，導(dǎo)致對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，而且啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)對(duì)設(shè)備極為不利；采用本控制裝置的零啟動(dòng)功能（電動(dòng)機(jī)電流從零逐漸上升到額定電流）因此啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)真正意義上的軟啟動(dòng)，達(dá)到了節(jié)能的目的，不但減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且能延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命及維護(hù)周期，減少設(shè)備維修費(fèi)用。
二、 工作原理及控制方法
對(duì)于中、低粘度原油、高含水量的開(kāi)采井，抽油機(jī)理想工作方式應(yīng)為“慢上快下”。“慢上”有利于提高抽油泵的充滿程度，有利于提高每一沖次的排液量，同時(shí)“慢上”能有效減小懸點(diǎn)的附加動(dòng)載荷。從而減小沖程損失，改善采油設(shè)備的工作條件，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。“快下”有利于抽油泵固定閥的及時(shí)關(guān)閉，提高泵效；節(jié)省時(shí)間，提高單位時(shí)間的沖次，增加單位時(shí)間內(nèi)的采油量。
對(duì)于高產(chǎn)井、高含水井我們把頻率上調(diào)到130%，適當(dāng)增加沖次用實(shí)現(xiàn)“快上快下”增加液量30%左右。對(duì)于低產(chǎn)井我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如果提高沖次排液量不增反降，而我們降低沖次則排液量反而增加20—30%，同時(shí)我們節(jié)省了電能，延長(zhǎng)了抽油機(jī)、油管、油桿的壽命，其經(jīng)濟(jì)效益是驚人的。
總之，對(duì)于不同的共況，合理的選取運(yùn)行參數(shù)，使油井的供采關(guān)系達(dá)到平衡，達(dá)到增產(chǎn)節(jié)能的目的。以往的控制柜、電腦鐘控儀、節(jié)能器則不能達(dá)到這些目的。
IPC-PMD系列抽油機(jī)專用變頻器接受來(lái)自抽油機(jī)的位置信號(hào)，并根據(jù)油井的實(shí)際情況，由操作設(shè)置工作參數(shù)和工作方式。經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，實(shí)現(xiàn)與變頻調(diào)速共用信息，改變輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)參的目的。在顯示板上可實(shí)現(xiàn)顯示：每分鐘沖次、上行程頻率、下行程頻率，累計(jì)總運(yùn)行沖次數(shù)及各種保護(hù)信息，且具有獨(dú)特的抽油機(jī)四象限運(yùn)行（如發(fā)電狀態(tài)）時(shí)吸收回路及放電回路
IPC-PMD變頻器中電路引入貯能電路，正常工作時(shí)貯能電路不工作，在電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)使母線電壓升高到一定程度，G1開(kāi)始工作，L對(duì)電容C充電，充電完成。G1關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)貯能。在電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，G2脈沖工作，在G2關(guān)斷瞬間L兩端電壓升高，經(jīng)G1的續(xù)流管向母線回饋能量，到C上的貯存電能基本回饋完畢。此種設(shè)計(jì)更能適合抽油機(jī)控制，節(jié)能效果更加明顯，很好的解決了由于抽油平衡不好的發(fā)電機(jī)問(wèn)題，節(jié)能看得見(jiàn)。
三、 功能特點(diǎn)
1. 具有工頻、變頻手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行的工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人守職。
2. 大范圍無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖次（1~15次/分）可單獨(dú)調(diào)節(jié)上下沖程占用時(shí)間。
3. 低產(chǎn)井不使油井排液量下降的基礎(chǔ)上，綜合節(jié)電率40%以上。
4. 在不擴(kuò)容電網(wǎng)的情況下，增加裝機(jī)容量40%。
5. 功率因數(shù)補(bǔ)償功能，功率因數(shù)COS∮＞0.996。
6. 具有軟啟動(dòng)、軟停機(jī)功能，減少機(jī)械沖擊，大副度減小啟動(dòng)電流，有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，具有提高功率因數(shù)、降低無(wú)功損耗。
7. 具有參數(shù)設(shè)定和顯示功能滿載變頻調(diào)速狀態(tài)顯示：沖次/分鐘、上行程頻率、下行程頻率、故障代碼的參數(shù)，同時(shí)可顯示輸入電壓、輸入電流。
8. 保護(hù)功能齊全，過(guò)電壓、過(guò)電流、低電壓、過(guò)載、過(guò)熱的智能監(jiān)測(cè)。
9. 系統(tǒng)可全天候野外工作，設(shè)計(jì)有良好的通風(fēng)散熱、防雨、防盜、故障率低。
四、 經(jīng)濟(jì)效益分析
1. 每臺(tái)抽油機(jī)降耗節(jié)電：
抽油機(jī)所安裝的22千瓦電動(dòng)機(jī)，在不改變工頻的狀態(tài)下每日實(shí)際耗電22千瓦×24小時(shí)×75%=400度，降低沖次后每臺(tái)抽油機(jī)節(jié)電40%，每月節(jié)省電費(fèi)：
400度/天×40%×30天×0.71元/度=3408元/月
2. 使用變頻機(jī)后增產(chǎn)增效：
在產(chǎn)量低于3方/天的井降低沖次后產(chǎn)量最少增加15%。以日產(chǎn)兩方的油井計(jì)算每月增油產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為：（注，增產(chǎn)的作用是加強(qiáng)了泵的排液量能力作用等同于深抽，對(duì)油層的作用為放大生產(chǎn)壓差）
2方/日×15%×0.85噸/方×2400元/噸×30天=18360元/月
3. 使用變頻后大副度降低設(shè)備的折舊速度：
為了節(jié)約鉆井成本油田開(kāi)發(fā)中90%以上為定向井，定向井開(kāi)采過(guò)程中我們雖然采用了油桿扶正器但采油管柱的磨損仍然是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題，致使我們每5年就要更換一次油管，油桿的疲勞也導(dǎo)致我們至少6年更換一次抽油桿。
我們把油管油桿的壽命以6年計(jì)算，把液量在2方以下的井采油沖次從原來(lái)的6次降低到3次，產(chǎn)液量不降反增（增產(chǎn)原因見(jiàn)工作原理）但是抽油機(jī)、油管、油桿的疲勞壽命也增加一倍，這個(gè)數(shù)字是驚人的，以一口1800米的油井計(jì)算，抽油機(jī)、油管、油桿的總投資約為34萬(wàn)元，其工作壽命由6年增加到12年，也就是說(shuō)一套設(shè)備變成了兩套設(shè)備，那么每月節(jié)省的設(shè)備折舊費(fèi)為：
34萬(wàn)元÷（6年×12月）=4722元/月
4. 我們通過(guò)改變沖次的辦法，合理調(diào)配井下供采關(guān)系改善泵的工作狀態(tài)可以有效的減少凡爾漏、抽油桿斷脫、卡泵（泵運(yùn)行速度減慢可緩解拉傷，減少了油管油桿的磨損，泵被鐵屑卡死的幾率也大幅度降低），根據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可延長(zhǎng)檢泵周期一倍，我們以檢泵周期4個(gè)月計(jì)算，每次檢泵誤產(chǎn)原油3方，為3方×0.85噸/方×2400元/噸=6120元，檢泵費(fèi)用1.5萬(wàn)元計(jì)算，每月由于延長(zhǎng)檢泵增加效益為：（6120元+15000元）÷4=5280元/月
安裝IPC-PMD變頻控制器后每月的綜合經(jīng)濟(jì)效益為以上各項(xiàng)之和：
3408元/月+18360元/月+4722元/月+5280元/月=31770元/月
成本回收期為55000元÷31770=1.73；也就是說(shuō)安裝變頻控制器后51天即可收回投資，每年的經(jīng)濟(jì)效益為31770元/月×12月=381240元，即38.12萬(wàn)元，其經(jīng)濟(jì)效益是非常驚人的。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號(hào)
