一、 概述
在不影響油井產(chǎn)量的前提下，如何控制和降低開采成本、提高經(jīng)濟(jì)效益始終是油田普遍關(guān)心的問題，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。油田開發(fā)中90%以上為定向井，定向井開采過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的6次降低到3次，產(chǎn)液量不降反增（增產(chǎn)論述祥見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5.6萬元。
5. 軟啟動(dòng)功能
由于電機(jī)全電壓啟動(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)問題，節(jié)能看得見。
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)無人守職。
2. 大范圍無級(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，有效延長設(shè)備的使用壽命，具有提高功率因數(shù)、降低無功損耗。
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，過電壓、過電流、低電壓、過載、過熱的智能監(jiān)測。
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)約鉆井成本油田開發(fā)中90%以上為定向井，定向井開采過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的6次降低到3次，產(chǎn)液量不降反增（增產(chǎn)原因見工作原理）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34萬元，其工作壽命由6年增加到12年，也就是說一套設(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：
34萬元÷（6年×12月）=4722元/月
4. 我們通過改變沖次的辦法，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)場經(jīng)驗(yàn)可延長檢泵周期一倍，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1.5萬元計(jì)算，每月由于延長檢泵增加效益為：（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38.12萬元，其經(jīng)濟(jì)效益是非常驚人的。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號(hào)
