电泵采油井智能软启动控制柜技术在埕岛油田的应用

摘要 埕岛油田电泵采油井采用工频全压启动方式，由于地下工况的变化，经常因电流过大而烧毁电缆、电机，对电泵机组及电器设备造成极大的损害，且维护困难，维护费用高。本文通过分析埕岛油田电泵采油井存在的问题，提出研制软启动技术解，对软启动技术在电潜泵井的现场应用及取得的效果进行了分析。

关键词 电泵；软启动；应用；效果

中图分类号TE4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0129-02

埕岛油田电泵采油井是通过地面控制屏采取全压启动，工频恒速运行，由于海洋环境恶劣，线路损耗大，使得启动电流为正常工作电流的5倍~6倍，对电泵电缆及电机产生很大的冲击，严重影响着机组的使用寿命。

1 电泵生产中存在的问题

1.1 电泵井检泵周期长，电缆老化，影响机组寿命

电泵生产时间越来越长，电缆老化，对地绝缘低的井越来越多。地层供液不足造成欠载停机而频繁启动，影响井下机组的使用寿命；启动电流为正常工作电流的5倍~6倍，对电泵电缆及电机的冲击较大，容易对机组和电缆绝缘造成破坏，尤其是对绝缘低的井危害更大，严重时甚至造成躺井。

随着注水开发的深入，进入油田开发中后期，油井出砂还会加剧。由于出砂导致过载停机重新启动时，机组转轴由静态突然加速，产生较大的瞬时冲击扭矩，容易造成机组及电器设备的损坏。

1.2 作业成本高

在埕岛油田开发中，电泵已成为主要采油设备，海上作业费用高，平均电泵单井作业费用300万元，是陆地作业费用的10多倍。

2 软启动技术的原理

由交流鼠笼式异步电动机的工作原理可知，电机是以反电势来平衡外加电压，而电机的反电势随着转子转速的增加而逐渐增大，也由于反电势的作用而产生需要的励磁电流。电动机在启动之初转速为零，反电势为零。当全压启动时，启动电流不受反电势的约束而突变到额定电流的5倍~6倍。而由软启动器控制的启动过程是通过同步控制三相交流电的导通角而改变输出电压，精确地控制导通角的逐渐变化就可以使输出电压逐渐变化。使得电压逐渐增加，反电势逐步建立，转速逐步提高，因而也就限制了过大的启动电流，达到软启动的目的。同样，使得电压逐渐降低，转速逐步降低，限制了过大的停机电流，达到软停机的目的。

3 软启动器的主要优点

3.1软启动

即电机工作电压由零伏无级连续升到额定值，这使机组启动时的电流，由全压启动时的5倍~6倍降低到2倍以下。消除了启动时大电流对电机的冲击，使电机铁芯与绕阻之间，绕阻匝之间相对位移减小，对运行时间较长，绝缘已经老化的电机，能有效地延缓绝缘层破损，降低匝间、相间产生短路的概率。

3.2软停机

即电机工作电压是由额定值无级连续降到零伏，因此不存在操作过电压的问题，避免了传统停机3倍左右过电压对电机、电缆绝缘的破坏。这对绝缘已相对老化、运行时间相对较长的机组，可大大降低其损坏率。特别对那些因欠载保护而频繁停机的机组尤为重要。

3.3双系统

控制柜内装有一套旁通装置，当软启动器发生故障时，切换旁通装置，仍可保证机组照常运行。控制柜具有自动转换功能。当机组处于非节能状态运行时，旁通装置自动开启，软启动自动关闭；当机组处于节能状态运行时软启动器自动开启，旁通装置自动关闭。

3.4其它

软启动控制柜由于是平缓升压，降低了启动电流，避免了机组转轴由静态突然加速所造成的机械损伤，降低了机组断轴的概率；软启动器配有无源的电阻电容吸收元件，即使电网突然断电，也可以大幅度地吸收电机反电势产生的过电压，有效保护电机及电缆。使电泵软启动对延缓海上长寿井集中躺井具有无法替代的作用。

4 现场应用及效果

4.1 CB11H平台实测电流应用

2010年2月，智能软启动控制柜在埕岛油田CB11H井组进行了应用。实测启动电流曲线如图1。实测软停机电流曲线如图2。

电流曲线电流曲线

经现场测试，CB11H-1井的工作电压1120V,工作电流31A，全压启动条件下，启动电流为219A，是额定电流的5.61倍，而应用智能软启动控制柜软启动条件下，启动电流为82A，只有额定电流的2.10倍；正常停机时电流最高115A，是额定电流的2.95倍，而应用智能软启动控制柜软停机条件下，停机作高电流为50A，只有额定电流的1.28倍；从实测软启动、软停机电流特征曲线图可以看出，常规全压启动、停机存在舜时电流冲击波峰，而智能软启动、软停机升压、降压缓慢，不存在明显的冲击波峰。电流冲击很小，真正实现了软启动、软停机。保护了电泵机组、电缆在开井，停井时免受冲击，延长了电泵采油井的寿命，提高了电泵采油井的管理水平。经过复测电泵绝缘降低幅度减小明显降低，起到了保护电泵机组的目的。

5 经济效益及社会效益

电泵软启停控制技术在埕岛油田的应用，有效保护电机及电缆，延长了电泵井的生产周期，减少了躺井的发生。取得了明显的经济和社会效益。

1）延长电泵井检泵周期，从而延长油井连续生产时间，减少停产时间，提高油田原油产量，同时也提高了埕岛油田的开发水平；

2）使得电泵的适用范围增大，逐步实现了大排量采油；

3）将海上电泵采油技术提高到一个新的水平，也为海上油田的开发提供新的开拓性经验。

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