應(yīng)用背景
目前，在油田抽油機(jī)設(shè)備中，游梁式抽油機(jī)使用方便、可靠，是目前油田采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備，應(yīng)用最為普遍，數(shù)量也最多。
    抽油機(jī)電機(jī)的負(fù)荷是一周期性脈動(dòng)負(fù)荷，并迭加有瞬間的沖擊。為了減小抽油機(jī)上下沖程負(fù)荷的波動(dòng)，一般都配有平衡塊。為了保證足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，抽油機(jī)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷率很低，一般在20％一30％低負(fù)荷率運(yùn)行。造成功率因數(shù)低，效率低，電能浪費(fèi)大。因此，在選配抽油機(jī)電機(jī)時(shí)，普遍的做法是令其抽取量大于實(shí)際負(fù)荷。它所帶來(lái)的新問(wèn)題是當(dāng)抽油機(jī)排量過(guò)剩時(shí)，抽油機(jī)的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)無(wú)功抽取，出現(xiàn)空抽或泵空狀態(tài)，過(guò)剩的抽油能力令抽油機(jī)的無(wú)功抽取時(shí)間增加，造成油井開(kāi)采的電費(fèi)成本居高不下，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。因此，抽油機(jī)的節(jié)能潛力非?？捎^。
   
改造方案
針對(duì)抽油機(jī)載荷的特殊性和野外工作特點(diǎn)，抽油機(jī)專(zhuān)用節(jié)能設(shè)備內(nèi)置了專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制程序?？梢愿鶕?jù)油井的實(shí)際情況，由操作設(shè)置油井工作參數(shù)和工作方式，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，節(jié)能設(shè)備自行調(diào)整抽油機(jī)工作狀態(tài)，改變抽油機(jī)的沖程頻次，達(dá)到上下沖程間的平穩(wěn)過(guò)渡。節(jié)能設(shè)備本身具有抽油機(jī)所需的各種保護(hù)功能及相應(yīng)的放電回饋電路。
    抽油機(jī)專(zhuān)用節(jié)電設(shè)備可根據(jù)井下供液情況，自動(dòng)調(diào)整抽油井工作狀態(tài)，使游梁式抽油機(jī)的固定動(dòng)態(tài)特性變?yōu)榭筛鶕?jù)油井開(kāi)采情況自動(dòng)調(diào)節(jié)的可變動(dòng)態(tài)特性，提高泵充滿(mǎn)系數(shù)及排量系數(shù)，達(dá)到節(jié)能、增產(chǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速的效果。
    A：可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程頻次，實(shí)現(xiàn)節(jié)電。
抽油機(jī)的沖程頻次可以通過(guò)機(jī)械的方式調(diào)整，但是，一旦調(diào)整好之后，是不可以經(jīng)常改變的，并且通過(guò)皮帶輪直徑調(diào)整頻次的方法是有限的。不能動(dòng)態(tài)適應(yīng)油井負(fù)荷的需要。而變頻調(diào)速則能動(dòng)態(tài)調(diào)整抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速，可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次，從而調(diào)整泵的充滿(mǎn)度，提高抽取效率，增加原油產(chǎn)量，減少了電機(jī)功率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的。
    B：可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)上、下行程的速度實(shí)現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)的目的。
    通過(guò)上、下死點(diǎn)位置傳感器控制變頻調(diào)速器上、下沖程輸出不同頻率的電源，從而使電動(dòng)機(jī)上、下沖程轉(zhuǎn)速不同，可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)抽油機(jī)上下沖程速比。還可以根據(jù)實(shí)際需要分別地調(diào)整每一沖程下行程的速度，可以提高原油在泵的充滿(mǎn)度；而適當(dāng)提高上行程的速度，則可以減少在提升過(guò)程中的漏失系數(shù)。有效地提高單位時(shí)間內(nèi)的原油產(chǎn)量。                                             
    我們分別選前期井、中后期井進(jìn)行了試驗(yàn)。在前期井中，由于井剛開(kāi)采，儲(chǔ)油量大，為提高功率，我們采用提高抽油機(jī)的沖程頻次的方式。采油量也相應(yīng)提高，其綜合采油率可比工頻情況下多采油20％，工效提高了1．2倍；在中后期井中，由于井儲(chǔ)量減少，供液不足，電機(jī)若仍工頻運(yùn)行，勢(shì)必浪費(fèi)電能，造成不必要的損耗，因而我們采用調(diào)整抽油機(jī)的沖程頻次和選用上快下慢的開(kāi)采工藝，加之采油設(shè)備一般負(fù)荷較輕，其節(jié)電率可達(dá)25％左右。另外在開(kāi)采抽油機(jī)的中后期，因原油黏度上升，經(jīng)常發(fā)生驢頭和光桿打架現(xiàn)象，通過(guò)調(diào)節(jié)沖程頻次和選用上快下慢的開(kāi)采工藝，避免了“打架”，延長(zhǎng)了開(kāi)采時(shí)間，提高了原油產(chǎn)量。
 
系統(tǒng)特點(diǎn)
◆ 對(duì)抽油機(jī)實(shí)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大幅度降低，避免了對(duì)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和抽油機(jī)產(chǎn)生過(guò)大的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
◆ 提高了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。功率因數(shù)由0．3～0．5上升到0．9以上，減少了無(wú)功損耗，從而減輕電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)。
◆ 通用性強(qiáng)。能夠滿(mǎn)足不同油井多種工況的要求。根據(jù)油井實(shí)際供油能力，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)參數(shù)，既達(dá)到了節(jié)能目的，又提高了原油產(chǎn)量。
◆ 節(jié)能設(shè)備具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、短路、缺相即失速等多項(xiàng)保護(hù)功能。更精確可靠的保護(hù)了電機(jī)。
◆ 能夠在有效的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程、沖次和上下沖程的速度比。
◆ 操作簡(jiǎn)單方便。所有參數(shù)調(diào)節(jié)均可通過(guò)面板設(shè)定，用戶(hù)便于掌握。