基于变频技术的节能抽油机

摘 要：节能降耗是油田生产中的重大课题，应用变频技术能无级调节抽油机冲次，实现针对不同工况不同冲次、不同速度的生产，提高了生产效率，本文分析了抽油机电机效率低下的原因，并对提供了变频器选型思路，结合实际生产阐述变频技术在抽油机节能方面的作用。

关键词：变频技术；节能；抽油机

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0021-01

在采用游梁式抽油机的油田，抽油机耗电量占整个油田耗电量的三分之一强，然而其效率却不足五分之一，因此降低抽油机无用功功耗是提高油田效益、降低能耗的重要途径[3]。抽油机电机节能方式一般有两种，一是从电动机优化角度，提高电动机其效率、负载率等性能参数，此技术要求较高，提升空间不大，因此现在都将目光投在第二种方法上：从系统优化角度，通过调整电机的输出，使地上、地下工况一致，从而实现能源利用的最大化。

一、抽油机电机效率低下分原因析

游梁式抽油机在交变载荷下循环工作，起动转矩大，一个周期内的负载波动非常大，甚至是负转矩，使得电机在一个冲次内处于两端发电状态。为保证抽油机的正常启动，且具有足够的过载能力，势必要选择较大功率的电机。

从能量观点来看，电动机的发电实际上是抽油机在过载时从电网中吸收的能量，在负载时又释放出来反馈给电网，这加重了电网的负担。经测试，在这过程中至少有20%的发电量被消耗掉[2]。

这造成抽油机电机效率普遍偏低，因此寻找一种性能表现优于传统异步电机的新型动力源是提高系统效率的途径之一。采用变频调速器调节电机速度并且实现正反转来实现抽油机的正反转工作，其工作稳定且无需改变原有结构，方便可行，成为研究热点。

二、变频技术特点及变频器选型

变频器是把电压、频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置，可通过改变电机定子绕组供电的频率实现电机的变速运行。利用变频器调节电机转速，控制电机正反转，具有调速范围广，机械特性好，精度高，运行可靠的特点。

在实际生产中，一般根据电动机的额定电流和额定功率来决定变频器容量，即变频器的额定容量大于电动机的额定功率；变频器的额定电流、电压均大于等于电动机的额定电流、电压。同时要考虑到电机启动转矩较大，而正常工作的实际负载、运行电流变小等特点，合理降低变频器的功率。

三、基于变频技术的节能抽油机

抽油机通过变频器动态调节冲次、无级调节上、下行程的速度，适应油井负荷的需要，调整泵的充满度，提高抽取效率，增加原油产量，减少电机功率，达到节能增产的目的[4]。

抽油机电机变频调速目的之一是使抽油泵始终能充满油液：在动液面较高时以高冲次抽汲，提高生产效率；动液面较低时以低冲次抽汲，使得井下动液面有充足时间回升，提高原油在泵的充满度，使油井供排系统达到动态协调，减少在提升过程中的漏失系数，避免抽油泵低效率工作或者空抽，有效地提高单位时间内的原油产量。

以大庆油田为例，在前期油井中，油井油液充足，将电机运行频率提高至65Hz，相应地电机转速提高30%，因此采油量也相应提高，其综合采油率可比工频情况下多采油20%；在开采中、后期，随着储量的减少，采用降低抽油机的冲次和上快下慢的开采工艺，将电机的运行频率调节至35～45Hz之间，从而提高抽油机的充盈率，避免驴头和光杆“打架”现象，提高了效率[1]。

抽油机电机变频调速目的之二是实现抽油机的“软启动”，从而选择更加合适的抽油机电机，使抽油机运行平稳。如图1所示，常规抽油机示功图有较大波动，而且产生了一定程度的偏转；图2为采用变频调速后的抽油机示功图，近似平行四边形，这说明在相同的工况下，变频调速抽油机做功小而且平稳。

四、总结

通过变频器的变频调节，实现抽油机冲程、冲次的无级调节，可以较好的保护抽油机、电机和变速箱设备，延长其使用寿命。实践证明，应用变频调速技术能提高系统效率，降低系统能耗，节能减排，综合效益显著。

参考文献：

[1]董世红.游梁式抽油机变频调速技术改造及应用[J].长江大学学报，2010，7（1）：197-198.

[2]刘慧芳.变频调速技术在游梁式抽油机中的应用[J].石油矿场机械，2004，33（5）：77-79.

[3]张杰环.抽油机井节电技术及应用效果评价[J].油气田地面工程，2010，29（1）：45-46.

[4]孙守渊，李亚军，王艳丽.变频技术对抽油机的节能影响[J].中国高新技术企业，2008，1，15：73-79.