深圳市合興加能科技有限公司 李阜林

Shenzhen IPC Co., Ltd. Lifulin

摘要：本文主要介紹了深圳市合興加能科技有限公司IPC抽油機智能控制柜在新疆火燒山油田的應用。IPC抽油機智能控制柜核心控制器采用抽油機專用控制程序和數(shù)字回饋技術(shù)，并能自動按抽油機的設定上下沖次運行。整個系統(tǒng)備有旁路功能，其控制性能可靠，操作簡單，節(jié)能效率高。本文僅以火燒山油田抽油機為例分析，為IPC-PUS系列控制柜在抽油機系統(tǒng)最佳應用提供推廣的方案。 關(guān)鍵詞：抽油機 PUS智能控制柜 能量回饋

Abstract: This paper mainly presents the application of IPC PUS to Beam Pumper of HuoShaoShan，The core controller of IPC-PUS series control system use pumping unit dedicated control program and digital feedback technology and it can automatically run by setting in advance. The whole system has a bypass function ,its control scheme reliable performance and simple operation and high efficiency for energy- saving.Taking HuoShaoShan oil field as an example，this paper analyzes its application and provides IPC-PUS series control system in the pumping unit system optimal application promotion scheme.

Key words: beam pumper IPC-PUS control system energy feedback

一、 引言

能源是現(xiàn)代工業(yè)生命的基礎，石油依然是工業(yè)的主要能源。隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國石油消費量顯著增加，國際石油價格也處于不斷的波動中，石油天然氣等能源產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中的地位越來越高，廣泛影響著我國經(jīng)濟的發(fā)展。有效控制生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，提高油氣生產(chǎn)的工作效率，降低能耗，提升油田的整體信息化是目前石油開采作業(yè)的發(fā)展趨勢。

IPC抽油機智能控制柜（PUS）核心部分技術(shù)來自加拿大，是根據(jù)油田抽油機特殊工況，由Albert油田設計院設計，美國Smart Chip公司生產(chǎn)應用。PUS采用抽油機專用控制程序和數(shù)字回饋技術(shù)，并備有工頻旁路，預留有通訊接口。系統(tǒng)的設計符合油田生產(chǎn)要求，極大的改善采油作業(yè)工藝，并且節(jié)能效果顯著，已被各大油田單位列為優(yōu)選產(chǎn)品推廣應用。

二、 火燒山油田抽油機應用分析

新疆火燒山油田屬于裂縫性低滲砂巖油藏，勘探開發(fā)已經(jīng)進入中后期?；馃接吞锲毡椴捎糜瘟菏匠橛蜋C方式，而所用的抽油機系統(tǒng)普遍存在效率低、能耗大等情況。在實際生產(chǎn)過程中，采油井的供液能力隨時都有變化，需要對抽油系統(tǒng)運行參數(shù)進行及時而合理的調(diào)整，其中抽油機沖次的調(diào)節(jié)尤為重要。一般通過更換電機皮帶輪調(diào)沖次，抽油機沖次一般只有三、五檔，造成采油效率降低，能耗加大。

為改善采油作業(yè)工藝、降低能耗、提高效率，增強抽油機系統(tǒng)的智能化程度，系統(tǒng)升級改造方案應運而生，其系統(tǒng)主要由磕頭機、智能控制柜、電動機、傳感器等部分組成。傳感器采集抽油機位置信息，為判斷抽油機驢頭位置提供依據(jù)，智能控制柜對抽油機進行控制，電動機接入控制柜驅(qū)動抽油機按需要的沖次運轉(zhuǎn)。

井場提供380V/50HZ輸入交流電源，根據(jù)油井負荷不同，火燒山油田各井場的抽油機配備的電動機功率將有所不同，本文僅以火12井為例進行分析。

三、 方案分析

火12井電機主要參數(shù)如下表所示。

表格 1

火12井抽油機電機主要參數(shù)

考慮到新疆冬夏溫差大，冬天現(xiàn)場最低溫可能達-40℃，夏天地表最高溫可達80℃，柜內(nèi)電氣元件均作了降容考慮，據(jù)此，配備如下控制柜。
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表格 2

抽油機智能控制柜參數(shù)

為適應隨時而來的大風沙，柜體結(jié)構(gòu)作了嚴密的防塵保護設計，如下圖。

圖1 PUS抽油機智能控制柜及雙層防風沙結(jié)構(gòu)

正常運行時，抽油機采用智能控制模式，當此模式下抽油機出現(xiàn)故障時，可切旁路至工頻通道，確保油井在維修時正常運行。

四、 現(xiàn)場應用效果分析

按照工況控制要求安裝井場變頻控制柜，按標準程序檢查好柜內(nèi)外接線，對智能控制柜進行現(xiàn)場調(diào)試，IPC-PUS都能出色的完成試驗任務。

依據(jù)SY/T5264-2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測試和計算方法》、SY/T6422《石油企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果測定》中的有關(guān)部分，根據(jù)標準要求，使用先進的3169-20電能綜合測試儀和SGH2000-1型抽油井測試儀，油田節(jié)能檢測中心對本井與其他標準井進行現(xiàn)場對比測試。以下為火12部分檢測數(shù)據(jù)。

表格3?火12部分運行數(shù)據(jù)?

由上表可知，火12井在降低產(chǎn)液單耗的基礎上降低了總體耗電，不僅如此，使用PUS油田專用智能控制柜之后，提高了抽油機系統(tǒng)效率。在現(xiàn)場測試條件下，通過對比測試，油井的有功節(jié)電率為32.7%。，功率因數(shù)也大為提高。

通過對PUS控制柜在其他油井的檢測，其節(jié)能效果令人滿意。通過測試，油井的平均有功節(jié)電率為27.3%~37.3%，節(jié)電效果因井而異。除此之外，油井平均系統(tǒng)效率提高8個百分點。

PUS智能控制柜使用操作方便，對現(xiàn)場環(huán)境的適應性極強，自上井至今依然保持零故障運行，極大的改善了采用工藝和運行成本。

五、 IPC-PUS抽油機智能控制柜優(yōu)勢

IPC-PUS系列抽油機智能控制柜根據(jù)抽油機工況專門設計，具有自身的優(yōu)勢。

⑴ 采用數(shù)字回饋技術(shù)，更加節(jié)能。因為梁式抽油機的運行狀況并非是恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，其運行狀態(tài)是：上沖程和下沖程。若配重不平衡時，電動機處于頻繁的深度的發(fā)電和電動交替的狀態(tài)。用在抽油機上的普通的變頻柜和節(jié)能裝置，一般是外接一個制動單元和制動電阻，把抽油機下行過程中產(chǎn)生的電量消耗在制動電阻上。IPC-PUS采用國際領先的數(shù)字回饋技術(shù)，將電動機發(fā)出來的電能將回饋到原電網(wǎng)，獲得節(jié)能效果，IPC-PUS系列抽油機智能控制柜比普通通用變頻柜多節(jié)能15～25％。熱損耗為電阻制動的3％以下。

⑵ 性能品質(zhì)超高。IPC-PUS從接觸器到繼電器、從電解電容至控制芯片均采用業(yè)內(nèi)知名品牌，性能品質(zhì)超高，完全為油田的惡劣環(huán)境而設計配置。

⑶ 采用抽油機專用應用程序，但顯示明了、操作簡單，適于普通采油工直接調(diào)試，無需手冊及操作手冊。

⑷ 根據(jù)磕頭機運行工況針對性設計，可直接顯示和調(diào)節(jié)沖次，根據(jù)單井工況調(diào)定上下沖程最佳運行沖次，并可基于此設計全自動控制方案。

⑸ 提供上下沖程沖次自動運行。通過傳感器檢測抽油機驢頭的位置，控制柜將按預先設定的上下沖次運行。

⑹ 內(nèi)置輸入濾波裝置，全程噪聲過濾，諧波含量低，電壓畸變率一般在3%以下。

除此之外，采用PUS系列控制柜將有如下基本優(yōu)點。

⑴ 可任意的調(diào)節(jié)抽油機沖次，提高抽油機系統(tǒng)效率，增加產(chǎn)液量。在初期油井中，由于油井剛開采，儲油量大。為提高采油功效，我們可以提高抽油機的沖次，其采油量也相應提高。而在中、后期油井采集中，由于井中原液儲量減少，供液不足，因而我們采用調(diào)低抽油機的沖次和選用上快下慢的控制方式，可根據(jù)泵的充滿負荷度動態(tài)調(diào)整抽油機沖次，提高泵充滿系數(shù)及排量系數(shù)，達到更加節(jié)能與增產(chǎn)的運行效果。

⑵ 提高網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)。原電機直接由工頻驅(qū)動時，滿載時功率因數(shù)為0.81左右，實際運行功率因數(shù)遠低于0.7。采用PUS智能控制系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)甚至可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進一步節(jié)約上游設備的運行費用。

⑶ 設備運行維護費用下降。采用PUS智能控制系統(tǒng)后，可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊。在負荷率較低時，調(diào)整沖次，主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕，維護周期可加長，檢修費用下降，設備運行壽命延長。

⑷ 集成的增加了電氣保護。與原來舊系統(tǒng)相比較，PUS智能控制系統(tǒng)具有過流、短路、過壓、欠壓、溫升等多項保護功能，更完善地保護了電機。

⑸ 提高自動化水平，為油田的數(shù)字化建設提供底層保障。直接通過PUS智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整抽油機的轉(zhuǎn)速，可無級調(diào)節(jié)抽油機的沖次，可方便實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控，便于檢測設備運行狀況。

六、 結(jié)束語

深圳加能IPC-PUS系列抽油機智能控制柜以其優(yōu)越的性能在油田的節(jié)能改造中發(fā)揮著重要作用，在井場長時間的運行受到一線員工的好評，由它帶來的無級調(diào)速大大降低了現(xiàn)場沖次調(diào)節(jié)的作業(yè)強度和時間，其能量回饋功能使其節(jié)能達到優(yōu)化。隨著油田數(shù)字化、信息化的推廣，IPC-PUS系列抽油機智能控制柜必將在抽油機的節(jié)能改造中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

IPC-PUS抽油機智能控制柜用戶手冊。