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、機械設(shè)備（抽油機、油管、油桿等）磨損折舊嚴重，導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，有效解決起動沖擊大，運行耗電多，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，選擇運行參數(shù)（沖次從0次/分—15次/分任意可調(diào)）、同時可大范圍的單獨調(diào)節(jié)抽油機的上提速度、下放速度，可以實現(xiàn)快提慢放、慢提快放、慢提慢放等功能；有效地降低抽油機的動載荷，提高采油系統(tǒng)的效率；
2. 調(diào)速節(jié)能
抽油機屬泵類負載，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，則耗電僅為電機額定功率的1/8，即抽油機電機額定功率為10KW，則在一半轉(zhuǎn)速時其電機耗電僅為1.25KW，省電87.5%，效果驚人。以上是理論計算結(jié)果，我們可以很負責任的說如果抽油機沖次降低一半則節(jié)約電能40%以上。
3. 動態(tài)調(diào)功功能
在抽油機變載的工作狀態(tài)下，控制裝置以5000次/秒的速度自動適應(yīng)電機的載荷，自動改變加在電機上的進線端的電壓，保證電機在最小電流，最低電壓即最小功率下運行，如果沖程進行到某一程度出現(xiàn)抽油機帶動電機的情況，則該系統(tǒng)適時關(guān)閉電機上的端電壓，利用抽油機滑行達到節(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相當嚴重的問題，油桿的疲勞也導致我們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、油管、油桿的壽命增加一倍，油桿的疲勞壽命也增加一倍，這個數(shù)字是驚人的，以一口1800米的井計算僅此一項每年節(jié)約5.6萬元。
5. 軟啟動功能
由于電機全電壓啟動時，啟動電流（3-7）倍于額定電流，因此通常在帶載電機啟動時，會對電機和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，導致對電網(wǎng)容量要求過高，而且啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對設(shè)備極為不利；采用本控制裝置的零啟動功能（電動機電流從零逐漸上升到額定電流）因此啟動電流遠遠低于額定電流，實現(xiàn)電機真正意義上的軟啟動，達到了節(jié)能的目的，不但減少了對電網(wǎng)的沖擊，而且能延長設(shè)備使用壽命及維護周期，減少設(shè)備維修費用。
二、 工作原理及控制方法
對于中、低粘度原油、高含水量的開采井，抽油機理想工作方式應(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“慢上”能有效減小懸點的附加動載荷。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關(guān)閉，提高泵效；節(jié)省時間，提高單位時間的沖次，增加單位時間內(nèi)的采油量。
對于高產(chǎn)井、高含水井我們把頻率上調(diào)到130%，適當增加沖次用實現(xiàn)“快上快下”增加液量30%左右。對于低產(chǎn)井我們在現(xiàn)場實驗中發(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%，同時我們節(jié)省了電能，延長了抽油機、油管、油桿的壽命，其經(jīng)濟效益是驚人的。
總之，對于不同的共況，合理的選取運行參數(shù)，使油井的供采關(guān)系達到平衡，達到增產(chǎn)節(jié)能的目的。以往的控制柜、電腦鐘控儀、節(jié)能器則不能達到這些目的。
IPC-PMD系列抽油機專用變頻器接受來自抽油機的位置信號，并根據(jù)油井的實際情況，由操作設(shè)置工作參數(shù)和工作方式。經(jīng)過運算處理后，實現(xiàn)與變頻調(diào)速共用信息，改變輸出頻率，改變電動機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)參的目的。在顯示板上可實現(xiàn)顯示：每分鐘沖次、上行程頻率、下行程頻率，累計總運行沖次數(shù)及各種保護信息，且具有獨特的抽油機四象限運行（如發(fā)電狀態(tài)）時吸收回路及放電回路
IPC-PMD變頻器中電路引入貯能電路，正常工作時貯能電路不工作，在電機處于發(fā)電機狀態(tài)使母線電壓升高到一定程度，G1開始工作，L對電容C充電，充電完成。G1關(guān)閉，實現(xiàn)貯能。在電動機處于電動狀態(tài)時，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)計更能適合抽油機控制，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)電機問題，節(jié)能看得見。
三、 功能特點
1. 具有工頻、變頻手動和自動運行的工作狀態(tài)，可實現(xiàn)無人守職。
2. 大范圍無級調(diào)節(jié)沖次（1~15次/分）可單獨調(diào)節(jié)上下沖程占用時間。
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. 在不擴容電網(wǎng)的情況下，增加裝機容量40%。
5. 功率因數(shù)補償功能，功率因數(shù)COS∮＞0.996。
6. 具有軟啟動、軟停機功能，減少機械沖擊，大副度減小啟動電流，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)，同時可顯示輸入電壓、輸入電流。
8. 保護功能齊全，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)計有良好的通風散熱、防雨、防盜、故障率低。
四、 經(jīng)濟效益分析
1. 每臺抽油機降耗節(jié)電：
抽油機所安裝的22千瓦電動機，在不改變工頻的狀態(tài)下每日實際耗電22千瓦×24小時×75%=400度，降低沖次后每臺抽油機節(jié)電40%，每月節(jié)省電費：
400度/天×40%×30天×0.71元/度=3408元/月
2. 使用變頻機后增產(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)兩方的油井計算每月增油產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益為：（注，增產(chǎn)的作用是加強了泵的排液量能力作用等同于深抽，對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相當嚴重的問題，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、油管、油桿的疲勞壽命也增加一倍，這個數(shù)字是驚人的，以一口1800米的油井計算，抽油機、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)驗可延長檢泵周期一倍，我們以檢泵周期4個月計算，每次檢泵誤產(chǎn)原油3方，為3方×0.85噸/方×2400元/噸=6120元，檢泵費用1.5萬元計算，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)濟效益為以上各項之和：
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)濟效益為31770元/月×12月=381240元，即38.12萬元，其經(jīng)濟效益是非常驚人的。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
