一、概述 全國(guó)各油田的油井，井下的儲(chǔ)油量是發(fā)生變化的。在油量不能使抽油機(jī)設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，就必須采用變頻控制，將抽油機(jī)的沖次降低，調(diào)整到油量能滿足的速度，使每一口油井都能根據(jù)油量的多少設(shè)定速度。這種方式即減少現(xiàn)在向井下注水的方式，又能使各油井持續(xù)不斷的抽油，即節(jié)約了因注水所耗的電能，又省去因不滿負(fù)荷而多耗的電能，可稱為是一種省時(shí)省力節(jié)能高效的方式。將大大減少采油成本，是值得推廣的一種方式。 二、市場(chǎng)前景 油田抽油機(jī)市場(chǎng)，就大慶油田就有幾萬(wàn)臺(tái)抽油機(jī)，遼河油田有幾千臺(tái)抽油機(jī)，勝利油田有一萬(wàn)多臺(tái)抽油機(jī)，還有吉林油田，中原油田，江漢油田，克拉瑪依油田，吐哈油田，長(zhǎng)慶油田等，雖然在各油田已經(jīng)配套使用了許多變頻控制，但占總量是很少的，大約只占總量的5%,還有很大一部分沒(méi)有安裝變頻控制，各油田每年都在分期分批進(jìn)行安裝改造，但需要的缺口很大。要實(shí)現(xiàn)抽油變頻自動(dòng)化，就必須分期分批進(jìn)行落實(shí)，大部分的油井都需要變頻控制，市場(chǎng)潛力巨大，采用變頻控制是目前最理想的選擇。而油田的購(gòu)貨體制是需要供貨商加入油田入網(wǎng)證，這樣就把許多電氣自動(dòng)化公司拒之門(mén)外，使競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)減少，真正做油田市場(chǎng)生意的公司有限，因此油田市場(chǎng)利潤(rùn)比較可觀。而目前全國(guó)各大油田采油廠，采用變頻控制的抽油機(jī)數(shù)量，隨著采油廠的需要，也正在逐漸增加變頻器的用量，采用最多的有大慶油田，遼河油田，勝利油田等，目前油田采用的變頻器有ABB、西門(mén)子、富士、加能IPC、等品牌，柜體型號(hào)也各不相同，價(jià)格也不盡一致。 三、節(jié)能方式 在分析油田抽油機(jī)節(jié)能控制柜節(jié)能方式的時(shí)候，首先來(lái)看油田抽油機(jī)節(jié)能控制形式有哪幾種？因?yàn)榱菏匠橛蜋C(jī)的運(yùn)行狀況并非是恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，其運(yùn)行狀態(tài)是：上沖程時(shí)，電動(dòng)機(jī)是處在耗能狀態(tài)，下沖程時(shí)，電動(dòng)機(jī)則處于發(fā)電狀態(tài)，在使用變頻器時(shí)，為使變頻器能夠持續(xù)運(yùn)行，就必須將電動(dòng)機(jī)發(fā)出來(lái)的電能釋放掉。第一種方式是外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，把電能消耗在電阻上；第二種方式是采用回饋制動(dòng)方式，將電能回饋到原電網(wǎng)。在油田抽油機(jī)上選用第二種回饋制動(dòng)方式，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化的方式，也是首選方式。 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)井檢泵時(shí)間短、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)更適合地下工況，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(chē)、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1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)屬于泵類(lèi)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100KW,則在一半轉(zhuǎn)速時(shí)其電機(jī)耗電僅為12.5KW,省電87% ,效果驚人。以上是理論計(jì)算結(jié)果，以此推論，如果抽油機(jī)沖次降低一半則可節(jié)能40%。 3、動(dòng)態(tài)調(diào)功功能 在抽油機(jī)變載的工作狀態(tài)下，控制裝置自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)的載荷，自動(dòng)改變加在電機(jī)上的端電壓，保證電機(jī)在最小電流和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)的情況時(shí)，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)能的目的，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)程中雖然采用了油桿扶正器,但采油管拄的磨損仍然是一個(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,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、軟起動(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,采用變頻控制裝置的零啟動(dòng)功能（電動(dòng)機(jī)電流從零上升到額定電流）。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)備使用壽命及維修周期,減少設(shè)備維修費(fèi)用。 四．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?！翱煜隆庇欣诔橛捅霉潭ㄩy的及時(shí)關(guān)閉，提高泵效，節(jié)省時(shí)間，提高單位時(shí)間的采油量。 對(duì)于高產(chǎn)井、高含水井，可把頻率上調(diào)，適當(dāng)增加沖次，以實(shí)現(xiàn)“快上快下”增加產(chǎn)液量30%左右。對(duì)于底產(chǎn)井，在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如果提高沖次，排液量不增反降，而降低沖次則排液量反而增加20-30%左右，同時(shí)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?？傊?，對(duì)于不同的工況，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。 使用變頻控制后，抽油機(jī)電動(dòng)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,主要電路原理如圖一所示。 在變頻器中電路引入回饋單元電路。正常工作時(shí)回饋單元電路不會(huì)工作，在電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)使母線電壓升高到一定程度，回饋單元開(kāi)始工作，通過(guò)IGBT三相SVPWM逆變，將直流母線上的再生電能回饋電網(wǎng)。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，很好地解決了由于抽油機(jī)平衡不好時(shí)的發(fā)電問(wèn)題，節(jié)能看得見(jiàn)。 [align=center] 圖一. 主電路原理圖[/align] 五、功能特點(diǎn) ●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)人職守。 ●調(diào)節(jié)沖次，（1～15次/分鐘）可單獨(dú)調(diào)節(jié)上下沖程占用時(shí)間。 ●低產(chǎn)井在不使油井排液量下降的基礎(chǔ)上，綜合節(jié)電率40%以上。 ●在不擴(kuò)容電網(wǎng)的情況下，增加裝機(jī)容量40%。 ●功率因數(shù)補(bǔ)償功能，功率因數(shù)COS∮＞0.996。 ●具有軟啟動(dòng)，軟停機(jī)功能，減少機(jī)械沖擊，大幅度減少啟動(dòng)電流，有效的延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，具有提高功率因數(shù)，降低無(wú)功損耗。 ●具有參數(shù)設(shè)定和顯示功能，在變頻調(diào)速狀態(tài)顯示：沖次/分鐘﹑上行程頻率﹑下行程頻率﹑故障代碼等參數(shù)，同時(shí)可顯示輸入電壓﹑輸入電流。 ●保護(hù)功能齊全，過(guò)電壓﹑過(guò)電流﹑低電壓﹑過(guò)載﹑過(guò)熱等智能監(jiān)測(cè)。 ●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﹑故障率低壽命長(zhǎng)（十年以上）。 六、經(jīng)濟(jì)效益分析： 1、每臺(tái)抽油機(jī)降耗節(jié)能： 抽油機(jī)所按裝的22KW電動(dòng)機(jī)，在不改變工頻狀態(tài)下每日實(shí)際耗電22KW×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、使用變頻控制后增產(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、使用變頻控制后大幅度降低設(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,致使每5年就要更換一次，油管油桿的疲勞也導(dǎo)致至少6年更換一次油桿。 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)液量不降反之增加,但抽油機(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1800M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)一個(gè)設(shè)備變成了兩個(gè)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)，可以有效減少凡爾漏，抽油桿斷脫，卡泵（泵運(yùn)動(dòng)速度減慢可緩解拉位，減少了油管桿的磨損，泵被鐵屑卡死的現(xiàn)象也大幅度降低），根據(jù)我們的現(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 安裝變頻控制柜后每月的綜合經(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元=1.73:也就是說(shuō)安裝變頻控制器后52天可以收回投資,每年的經(jīng)濟(jì)效益31770元/月×12月元=381240元,即38.12萬(wàn)元,變頻控制器的使用壽命是10年,其經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。 七、主要技術(shù)指標(biāo): 八．使用范圍 本裝置系統(tǒng)可用于低產(chǎn)井、控制產(chǎn)量井、井身質(zhì)量問(wèn)題引起頻繁檢泵的井、高產(chǎn)井上。廣泛安裝在普通游梁式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)上，只更換原控制柜，對(duì)機(jī)械設(shè)備不做改動(dòng)。