电动潜油泵变压控制系统的开发与应用

　　新产品开发电动潜油泵变压控制系统的开发与应用唐周怀崔长国龚兴云汪金周史晓贞（中原石油勘探局第五采油厂）泵变压控制系统。从设计入手，提出系统应具有保护功能、控制功能、功能和操作简单等特点。简要介绍了电泵变压控制系统的组成及原理，并对其各部分的功能做了详细叙述。该系统具有两个创新点，即增加了二次滤波器和拓展了电泵控制系统的应用范围。邮 箱：1262980066@qq.com4口的现场应用结果表明，电泵控制系统运行状态良好，效果明显，延长了检泵周期，经济效益较好。

　　唐周怀，工程师，生于1964年，1989年毕业于江汉石油学院采油工程专业，现从地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号事采油工艺研究工作，任采油工艺研究所副所长。

　　地址：（457001）河南省濮阳市u电话：（0393）08―16；修改稿收到日期：2000―题词潜油电泵控制系统研制应用问题的提出中原石油勘探局所用的电动潜油泵（简称电泵）绝大多数泵深超过1800m.由于它在井内受高温、高华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 压、腐蚀和气蚀的影响，加上地面供电系统电压波动较大，导致机组运行寿命短，效率低，能耗高。以往使用的电泵都是采用全压启动和工频恒速运行，通常存在以下问题。

　　工频全压启动时，启动电流过大，会对电动机绝缘造成损坏，还会产生冲击扭矩，对管线及电泵结构造成破坏。此外，泵入口会突然产生较大吸力，可能吸入砂子造成卡泵。

　　稳压系统，电源电压波动时，会造成潜油电动机过励磁或欠励磁，引发电动机故障。

　　由于井下液面波动较大，引起转矩电流变化较大，造成线路压降变化较大，从而使电动机端电压变化较大，也易引起电动机过励磁和欠励磁，加之井下电动机散热条件较差，极易烧毁电动机。

　　法根据液面变化自动控制排量及液位，难以使电泵在******工况点工作。

　　（6）反转不方便，如需反转时，由于突然施加反向扭矩，会造成机械及电器设备损坏。

　　控制设备设计要求完整的潜油电泵控制设备须满足下列要求方能达到******效果。

　　能够对机组进行稳压，并对欠负载、过负载、接地和堵转等故障予以防护，确保机组安全运行。

　　能够软启动，软失速，并能根据井下工况自动控制排量及压力，使系统工作在******点。

　　电泵在油井含气量大或供液不足时，应能控制电动机的速度，控制排量保证合适的沉没度，节约电能，使电泵在******工况点工作。

　　可方便进行自动、手动、反转运行，以便适应井下生产需要。

　　变压控制系统的开发1.电泵干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。控制系统的组成及原理电泵控制系统由变压器、保护及控制单元、波2电泵控制系统各部分的功能变压器变压器要采用通用变压器配矢量电流控制卡，具有电动机、转矩电流测量及控制功能。

　　保护及控制单元保护及控制单元由可编程控制器控制及保护单元组成，负责系统对电泵的保护及控制，有如下功能。

　　软启动功能。它可使地面以下2000m处的机组平稳启动，减少启动电流对电动机绝缘的损坏和机械冲击扭矩对电泵的损害，杜绝突然增加抽力引起的砂卡现象。

　　稳压保护。由于电泵距地面供电系统较远，线路压降较大，电网电压波动一般在15%左右。当电网电 话：0635-8888299电压升高时，引起井下电动机过励磁；当电网欠电压时，电动机励磁电压不够，转矩电流上升，同样引起电动机过热。由于井下散热条件差，极易损坏电动机。采用变压控制技术可自动控制电动机端电压，如发生过电压，可稳压处理；如发生欠电压，可沿V/F曲线降频处理，始终使电动机在正常励磁状态工作，大大地降低了电动机故障率。

　　欠载保护功能。由于井下缺液、进气等故障，会造成电泵欠载损坏电动机。原工频系统采取80%负载时45s反时限保护。采用变压控制系统后，当发生过励磁时，可自动降低输出电压，使潜油电动机保持合适电压（电动机额定电压980V，线路阻抗1.78AkW）工频系统控制：正常时电压1140V，电流45A，线距2000m线路压降160V，电动机电压980V；欠载时电压1140V，电流18A，线距2000m线路压降64V，电动机端电压达1076V，超过额定电压。

　　变压系统控制：在上述供电参数条件下，电动机电压始终保持980V，电动机端电压始终保持在额定范围内。

　　软失速功能。如井下电泵发生机械故障卡住电动机，原工频系统就会加大转矩电流，有可能卡死电动机，造成故障，给生产造成重大损失。使用软失速功能可控制转矩不超过额定水平，并可方便地使其反转吐出砂子，保证机组正常运行。

　　两种控制功能。一种是转矩电流控制，它可以间接控制井下液位，要用于井液较多的场合。井液沉没度减少时，提升高度会增加，电动机转矩电流增加，利用此电流构成闭环控制，使电动机转速减慢，排量减少，沉没度恢复，达到平衡。反之亦然。另一种是间歇控制，要用于井液较少场合，采用间歇控制方法，在井液较少情况下可使电动机低速运行，积累液面，并。当井液上升到一定高度时，高速运行，提升井液。利用变压器启动电流小于额定电流可频繁启动的特点来满足生产要求。

　　（4）专用山南干式变压器变压器专用山南干式变压器必须满足如下技术要求：①在5~50Hz频率范围有足够力矩输出；②能克服高次谐波及直流不对称分量影响；③在任何频率下不发生啸叫。

　　3.电泵控制系统的创新点增加了二次滤波器，减少了谐波对电网的影响和山南干式变压器啸叫。

　　拓展了电泵控制系统的应用范围，既可用于电泵井的实时控制，又可用于电泵井测二流量不停井试井。

　　现场应用情况在中原油田电泵。从中可以看出，各参数随频率数值的降低而降低。

　　频率（Hz）图中Io电泵实验特性曲线一输出电流与额定输出电流之比，输出电压与额定输出电压之比，―输出电压，MPa；转矩电流与额定转矩电流之比，输出功率，kW；输出流量，m/d. 1998年11月，在中原油田胡状油区供液不足16井上各安装了一套电泵控制系统，安装、调试、投产一次成功。

　　口井的生产状况，采用在50Hz下运行2h，25Hz下运联系人：陈经理行1h的循环生产方式，从投产前后对电动机工作状况的测算结果看，每口井平均每曰节电334kWh，平均节电率为27.6%，功率因数从0.75提高到0.9，节电效果本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。非常明显。同时使检泵作业周期大大延长，由原来的40d延长到160d，目前仍在正常运转。特别是H12―109井原新投产电泵生产20d欠载停井达14次，严重影响了电泵机组的正常生产。自使用电泵控制系统后，采用50Hz运转2h，46Hz运转2h交替工作，电泵生产正常，未出现欠载现象。

　　效益分析：4口电泵变压控制系华盈非晶合金变压器有限公司统共投入80万元，两年来4口井因节电和减少维护作业费用创效209. 7万元，阶段投入产出比为126.结论潜油电泵控制系统自1998年11月中旬在中原石油勘探局第五采油厂投入运行以来，运行状态良好，效企业账号：1611 0032 092 00213 086果显著，完全达到了预期效果。电泵控制系统，不仅，更重要的是改善了电泵机组的运行工况，使电泵机组在******工手 机：13287501888况下工作，延长了作业检传 真：0635-8888109泵周期，节约了大量成本。如果进一步推广应用，必将取得十分显著的经济效益。