游梁式抽油機俗稱(chēng)“磕頭機”,是目前各個(gè)油田所普遍采用的抽油機,但是目前的抽油機系統普遍存在著(zhù)效率低、能耗大、沖程和沖次調節不方便等明顯的缺點(diǎn)。下面就和變頻器廠(chǎng)家?jiàn)W卓科技一起來(lái)了解一下變頻器在游梁式抽油機上的應用?!?/span>
一、抽油機負載分析
1. 國內應用最廣泛的是游梁式豎井抽油機,它有三部分組成:
1) 地面部分:由電動(dòng)機、減速器和四連桿構成;
2) 井下部分:抽油泵(吸入閥、泵筒、柱塞和排油閥),它懸掛在套管中的下端;
3) 抽油桿柱:連接地面抽油機和井下抽油泵的中間部分。
2. 抽油機的電機負荷是按周期變化的,開(kāi)始起動(dòng)時(shí),負荷很大,要求啟動(dòng)轉矩很大。正常運行時(shí)負荷率很低,一般在20%左右,高時(shí)負荷率只有30%。電機的負荷曲線(xiàn)有2個(gè)峰值,分別為抽油機上、下沖程的“死點(diǎn)”。
抽油機在未進(jìn)行平衡的條件下,上、下沖程的負載極度不均衡,在上沖程時(shí),需要提起抽油桿柱和液柱,電機需付出很大能量。在下沖程時(shí),抽油桿柱對電機作功,使電機處于發(fā)電狀態(tài)。造成過(guò)大的沖擊電流,沖擊電流最大可是5倍的工作電流,甚至達到額定電流的3倍。調整好平衡配重,可降低沖擊電流是正常工作電流的1.5倍。
抽油機的負載特性:是恒速運行,由于配重,是變轉矩,變功率負載在一個(gè)循環(huán)周期內有兩次發(fā)電狀態(tài),起動(dòng)力矩大、慣性大。在國內油田使用的抽油機普遍存在的問(wèn)題:運行時(shí)間長(cháng),“大馬拉小車(chē)”,效率低,耗能大,沖程和沖次調節不方便,有時(shí)空抽現象。
二、針對當前抽油機變頻改造存在的問(wèn)題,奧卓公司提出以下解決方案:
1) 采用永磁同步變頻調速技術(shù),使電機轉速與抽油機負載匹配。在前期井中由于剛開(kāi)采,油量大,讓變頻器運行到65HZ,電機轉速提高30%,采油率比工頻提高20%,工效提高1.2倍。在中、后期井中,油量減小,降低轉速,減少沖程,一般頻率運行至35~40HZ之間,電機轉速下降30%。節電率可達25%,而且提高了功率因數。
2) 動(dòng)態(tài)調節抽油機的沖程頻次,隨著(zhù)油井由淺入深的抽取,油量逐漸減小,出現泵充滿(mǎn)度不足,泵效下降,當油井的供油能力小于抽油泵排量時(shí),就造成泵抽空和液擊現象。降低頻率,電機轉速下降,提高充滿(mǎn)度,不僅節能而且增加原油產(chǎn)量。
3) 動(dòng)態(tài)調節抽油機上下行程的速度,適當降低下行程速度,提高泵內的充滿(mǎn)度,適當提高上行程速度,可減小提升中漏失系數,使抽油機工作在最佳運行狀態(tài),有效提高單位時(shí)間內原油產(chǎn)量。
4) 起動(dòng)力矩大,運行中負荷低,沖擊電流大
要從根本上解決問(wèn)題,加大電動(dòng)機極對數或增大減速箱速比,增大輸出力矩。變頻器正常運行80~90HZ。這也有利于減少發(fā)電狀態(tài)的能量,減少“泵升電壓”。
5) 再生能量的處理問(wèn)題
*增大變頻器直流側濾波電容的容量;
*減少制動(dòng)電阻值,提高制動(dòng)系統的耗電能力,或直接使用回饋制動(dòng),減小能量損失;
*發(fā)電時(shí),頻率增大。
6) 防空抽,增產(chǎn)。動(dòng)態(tài)調節抽油機沖程頻次和上、下行程速度。設定電機的輸出功率標準值,實(shí)時(shí)檢測電機輸出功率,控制電機轉速,大于標準值,加速。反之減速,實(shí)現閉環(huán)控制。
三.抽油機實(shí)測數據
通過(guò)奧卓多個(gè)系列變頻器在各個(gè)型油田的實(shí)際使用數據測算可得,在油田游梁式抽油機的應用中,變頻節能比可達30~50%,同時(shí),產(chǎn)油量可增加20~30%。綜上所述,奧卓QD803產(chǎn)品作為高新技術(shù)產(chǎn)品,已廣泛應用石油行業(yè)的各部門(mén)。
由于油井的類(lèi)型和工況千差萬(wàn)別,井下滲油和滲水量每時(shí)每刻都在變??念^機的負載變化是無(wú)規律的,故采用QD803永磁同步變頻調速技術(shù),使磕頭機完全發(fā)揮功效,實(shí)現系統效率的提高,達到節能增產(chǎn)的目的。
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