化學(xué)工程與裝備節(jié)能降耗技術(shù)在潛油電泵井的應(yīng)用能技術(shù)，以提高電泵井的排量效率和系統(tǒng)效率，為實現(xiàn)潛油電泵井整體節(jié)能降耗提供技術(shù)保障。

　　1、問題的提出潛油電泵作為一種產(chǎn)液量高、排量效率高、檢泵周期長、方便管理的機械采油方式，在油田得到廣泛地應(yīng)用。但電泵設(shè)計配置與生產(chǎn)動態(tài)變化間存在不協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，一是電泵機組設(shè)計揚程單一，出廠設(shè)計揚程均為1000m；二是目前電泵井井下配套電動機為異步潛油電動機，功率因數(shù)小于0.8，導(dǎo)致無功功率大，能耗損失高；三是隨著潛油電泵井供排關(guān)系的變化，電泵井的排量與油井供液能力不相匹配，經(jīng)常出現(xiàn)欠載或過載停機等現(xiàn)象，致使機組損壞。為了解決上述問題，現(xiàn)場優(yōu)化潛油電泵井參數(shù)，應(yīng)用減級泵、自動補償控制技術(shù)、永磁同步電動機技術(shù)、電泵變頻調(diào)速技術(shù)，以及推廣應(yīng)用成熟管理技術(shù)，強化電泵井的日常管理，改善工作狀況，提高經(jīng)濟運行能力，實現(xiàn)電泵井節(jié)能降耗的目的。

　　2、自動補償控制柜技術(shù)潛油電泵井自動補償控制柜技術(shù)是針對目前電泵井電網(wǎng)系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，消耗無用功過高而研制的。其原理是利用電容與潛油電動機對電壓超前和滯后的特性，在變壓器輸出側(cè)安裝補償器，補償6kV側(cè)電壓與電流過大的相位角，即功率因數(shù)，降低電網(wǎng)消耗的無用功，達到節(jié)能的目的。
　　機采井工作時的電能能耗主要是電動機做功實際消耗的電能和電流通過導(dǎo)線傳輸時的線路損耗（P=3I2R），簡稱線損。線損又由有功電流和無功電流組成。電動機消耗的電能不能減少，否則會影響其正常運轉(zhuǎn)。而線路損耗中的無功電流卻可以通過一定的方法，使其降低到低程度，使傳輸回路上只剩下有功電流的線路損耗。

　　3、變軟啟停裝置潛油電泵機組隨著運轉(zhuǎn)時間的增加，機組絕緣隨之下降。低絕緣狀態(tài)下電泵機組的啟停操作是造成機組損壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電泵井在生產(chǎn)過程中，由于欠過載停機、停電、線路檢修、測試及其它地面故障等原因不可避免地需要停機和啟機操作。電泵機組在全壓啟動時，啟動電流為額定電流的48倍，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，加之電泵機組結(jié)構(gòu)的特殊性、工作環(huán)境和散熱條件的限制，高電流的啟動，嚴重影響電泵機組在井下的運行壽命。同時產(chǎn)生較大的瞬時沖擊轉(zhuǎn)矩，容易對井下機組造成破壞。電泵機組在全壓下停機時，電動機線圈內(nèi)部將產(chǎn)生34倍的操作過電壓，對電泵機組的絕緣也會造成嚴重的破壞。
　　電泵井軟啟停裝置是通過單片機控制系統(tǒng)，對可控硅導(dǎo)通角進行智能控制，來實現(xiàn)機組啟停過程中對電壓的控制。
　　在電泵井啟動前設(shè)定啟動時間，使電動機工作電壓由0無級連續(xù)升至機組額定電壓值，減少啟動瞬間電流對機組和電纜絕緣的沖擊；當(dāng)啟動結(jié)束時，旁通開關(guān)自動吸合，機組正常運轉(zhuǎn)。在停機過程中，通過調(diào)整停機時間實現(xiàn)軟停功能，電動機工作電壓由額定值無級連續(xù)降到0，避免停機過程中電壓對電動機及電纜絕緣造成的損壞。軟啟動器作為新一代電氣控制設(shè)備，主要采用電子控制技術(shù)，實現(xiàn)電泵軟啟、軟停、保護、監(jiān)測等功能，有效地降低啟動沖擊電流和停機操作過電壓。
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　　4、變頻調(diào)速電泵機組合理的排量效率應(yīng)為80120.三次采油技術(shù)的應(yīng)用，電泵井產(chǎn)液量有較大的階段性變化，導(dǎo)致電泵機組某一段時間內(nèi)在極不合理狀態(tài)下運行，嚴重影響機組壽命。同時，僅依靠油嘴調(diào)整產(chǎn)液，滿足不了油井產(chǎn)液量變化的需要，更換電泵機組投入費用又比較高。因此，為了延長潛油電泵井的檢泵周期，保證正常生產(chǎn)，可采用變頻調(diào)速技術(shù)。
　　潛油電泵變頻調(diào)速技術(shù)是運用變頻控制屏和普通的潛油電泵機組配套調(diào)速的工藝技術(shù)，通過變頻控制屏內(nèi)的變頻系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)，進行自動跟蹤改變電源頻率，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)多級離心泵的排量，使?jié)撚碗姳玫奶匦院陀途a(chǎn)能力相匹配、電泵機組在佳工作區(qū)內(nèi)工作，達到減少機械及電氣故障、延長電泵井壽命、增產(chǎn)及節(jié)能的目的。變頻器頻率調(diào)節(jié)范圍通常為3060Hz，能使電泵額定排量范圍擴展到30120，擴大了潛油電泵的合理排量范圍。
　　電泵變頻調(diào)速技術(shù)主要有高壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)與中壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)。高壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)的變頻器采用高-低-高結(jié)構(gòu)，即以低壓變頻器，配以升、降壓變壓器和輸入、輸出濾波器直接集成高壓變頻系統(tǒng)。高壓變頻系統(tǒng)采用的濾波器和變壓器都是針對具體應(yīng)用專門設(shè)計的，可有效地解決高次諧波長線傳輸?shù)膯栴}。加配降壓及升壓變壓器，一次性生產(chǎn)投入成本有所下降。在中壓范圍（三相交流1300V，內(nèi)實現(xiàn)頻率的可調(diào)，中壓變頻器通過改變頻率，部分電泵井不僅提高液量和油量，而且保證電泵井在合理的范圍內(nèi)運行。
　　電泵變頻調(diào)速技術(shù)具有軟啟動功能、穩(wěn)壓保護功能、軟失速功能和控制功能。變頻器隨著頻率的逐級遞增，緩慢、平穩(wěn)地啟動電動機；變頻器可自動控制輸向電動機的端電壓，如發(fā)生過電壓，變頻器可自動穩(wěn)壓處理，發(fā)生欠電壓，變頻器可自動降頻處理；變頻器可控制機組轉(zhuǎn)矩不超過額定水平，并且可在變頻器上進行反轉(zhuǎn)電動機操作，確保機組正常運轉(zhuǎn)。
　　控制功能包括手動控制、轉(zhuǎn)矩電流控制和間歇控制。手動控制是指在地面上可手動控制變頻器輸出頻率范圍，轉(zhuǎn)矩電流控制是指可以控制電泵井液面；間歇控制是指對液面較深、供液能力差的井，利用高、低頻供電自動循環(huán)方式給電動機供電。

　　5、自動補償控制柜的自動補償控制器是采用TI公司的混合信號處理器（MSP）技術(shù)，具有集成度高、測量精度高、處理速度快、功耗低等特點，可保證系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。它采用數(shù)字信號處理算法和模型識別與預(yù)估分析算法，確保采用優(yōu)化的電容投切方案，自動識別故障（過壓、元件損壞等）并報警。并且采用監(jiān)控三相電壓和三相電流，保證測量和控制的準確性和可靠性，能夠真正實現(xiàn)長時間連續(xù)穩(wěn)定運行。
　　自動補償控制柜主要是提高機采井的功率因數(shù)，大限度地將無功電流降低到低程度，使無功線損降低到接近為3永磁同步電動機技術(shù)永磁同步電動機與異步電動機相比，減少了定子電流和定子電阻損耗，使其效率比同規(guī)格的電動機提高28.永磁同步電動機具有功率因數(shù)高、體積小、重量輕等特點，有利于改善電網(wǎng)供電狀況，是一種技術(shù)較成熟、工藝較穩(wěn)定的節(jié)能產(chǎn)品。
　　永磁同步電動機的功率因數(shù)達到0.95，比異步電動機的功率因數(shù)（0.80）高0.15，其效率為85，比異步電動機的效率（80）高5，且轉(zhuǎn)速恒定。電動機的輸入功率降低，可降低電動機無功功率，取得良好的節(jié)電效果。該電動機具備自啟動能力，適用于90C以下井溫的環(huán)境要求。

　　6、取得認識三潛油電泵具有其它舉升方式無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，但能耗高及檢泵費用高依然制約著潛油電泵井的發(fā)展。采取優(yōu)化參數(shù)設(shè)計技術(shù)、自動補償控制柜技術(shù)、永磁同步電動機技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)等電泵節(jié)能降耗技術(shù)，解決電泵揚程偏大、機組故障頻繁發(fā)生、功率因數(shù)低、運行效率低等問題，可提高潛油電泵井的適應(yīng)能力，進一步拓展?jié)撚碗姳镁膽?yīng)用空間。

　　7、其它措施潛油電泵井的節(jié)能降耗，除了采取以上的技術(shù)措施外，還要在技術(shù)管理、生產(chǎn)管理等方面采取措施。例如，在曰常生產(chǎn)中，要搞好供排關(guān)系的協(xié)調(diào)，使?jié)撚碗姳门帕刻匦耘c油井的供液能力相匹配，或采取油井轉(zhuǎn)注，關(guān)高含水井等措施調(diào)整平面矛盾；還要加強電泵井的動態(tài)管理，根據(jù)油井的產(chǎn)液、壓力、液面、電流、電壓等參數(shù)的變化，采用“隨變隨調(diào)”，及時改變電泵井的生產(chǎn)參數(shù)，減少故障停機，提高電泵井的運行效率。
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