概況
     抽油機(jī)(又稱磕頭機(jī))是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備，其數(shù)量達(dá)10萬臺以上。電動機(jī)裝機(jī)總?cè)萘吭?/span>3500萬KW，年耗電量達(dá)度以上。抽油機(jī)用電量約占油田總用電量的40%，運(yùn)行效率低，平均運(yùn)行效率只有25%，功率因數(shù)低，電能浪費(fèi)大。因此，抽油機(jī)大，石業(yè)也是推廣“電機(jī)系統(tǒng)”的重點(diǎn)行業(yè)。
    二．抽油機(jī)變頻改造的幾個好處
    1. 大大功率因數(shù)，（0.25~0.50.9以上）。減小了供電電流，從而減小了及變壓器的負(fù)荷。
    2. 動態(tài)調(diào)整抽取速度，一方面，同時增加原油產(chǎn)量。
    3. 實(shí)現(xiàn)真正“軟起動”對電機(jī)變速箱抽油機(jī)，避免過大機(jī)械沖擊，延長設(shè)備使用壽命。
    
    
    
    
    三．抽油機(jī)負(fù)載分析
    1. 國內(nèi)應(yīng)用廣泛的是游梁式豎井抽油機(jī)，它有三部分組成：
    1) 地面部分：由電動機(jī)、減速器和四連桿構(gòu)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(jī)和井下抽油泵的中間部分。
    2. 抽油機(jī)的電機(jī)負(fù)荷是按周期變化的，開始起動時，負(fù)荷很大，要求啟動轉(zhuǎn)矩很大。正常運(yùn)行時負(fù)荷率很低，一般在20%左右，高時負(fù)荷率只有30%。電機(jī)的負(fù)荷曲線有2個峰值，分別為抽油機(jī)上、下沖程的“點(diǎn)”。
     抽油機(jī)在未進(jìn)行平衡的條件下，上、下沖程的負(fù)載度不均衡，在上沖程時，需要提起抽油桿柱和液柱，電機(jī)需付出很大能量。在下沖程時，抽油桿柱對電機(jī)作功，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。通常在抽油機(jī)的曲柄上加上平衡塊，消除上下沖程負(fù)載不平衡度。平衡塊調(diào)節(jié)較好，其發(fā)電狀態(tài)的時間和產(chǎn)生的能量就小，由于抽油載荷是每時每刻在變化，平衡配重，不可能隨抽油負(fù)荷作一致的變化，大部分抽油機(jī)配重嚴(yán)重不平衡，從而造成過大的沖擊電流，沖擊電流可是5倍的工作電流，甚至額定電流的3倍。調(diào)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(jī)的負(fù)載特性：是恒速運(yùn)行，由于配重，是變轉(zhuǎn)矩，變功率負(fù)載在一個循環(huán)周期內(nèi)有兩次發(fā)電狀態(tài)，起動力矩大、慣性大。在國內(nèi)油田使用的抽油機(jī)普遍存在的問題：運(yùn)行時間長，“大馬拉小車”，效率低，耗能大，沖程和沖次調(diào)節(jié)不方便，有時空抽現(xiàn)象。
    四．傳統(tǒng)抽油機(jī)變頻器改造的難點(diǎn)
     國內(nèi)對抽油機(jī)變頻改造做了大量的嘗試，但太成功，主要問題是：
    1) 抽油機(jī)在一個工作循環(huán)中，有兩次發(fā)電狀態(tài)，尤其當(dāng)配重不平衡時，產(chǎn)生的“泵升電壓”很高，靠變頻器直流側(cè)電解電容和減小制動電阻值，不能解決問題，并且隨著油層的變化，“泵升電壓”也在變化。
    2) 抽油機(jī)起動需要較大的起動轉(zhuǎn)矩，如變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，易造成過流或不能起動。
    3) 以往的變頻改造設(shè)計(jì)方案很少考慮油井的油面、油濃度的變化等情況。在產(chǎn)量方面，效果不佳。
    五．解決方案
     針對當(dāng)前抽油機(jī)變頻改造存在的問題，我司提出以下解決方案：
    1) 采用變頻調(diào)速技術(shù)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速與抽油機(jī)負(fù)載匹配。在前期井中由于剛開采，油量大，讓變頻器運(yùn)行到65HZ，電機(jī)轉(zhuǎn)速30%，采油率比工頻20%，工效1.2倍。在中、后期井中，油量減小，降低轉(zhuǎn)速，減少沖程，一般頻率運(yùn)行至35~40HZ之間，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降30%。節(jié)電率可達(dá)25%，而且了功率因數(shù)。
    2) 動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖程頻次，隨著油井由淺入深的抽取，油量逐漸減小，出現(xiàn)泵充滿度不足，泵效下降，當(dāng)油井的供油能力小于抽油泵排量時，就造成泵抽空和液擊現(xiàn)象。降低頻率，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，充滿度，不而且增加原油產(chǎn)量。
    3) 動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)上下行程的速度，適當(dāng)降低下行程速度，泵內(nèi)的充滿度，適當(dāng)上行程速度，可減小中漏失系數(shù)，使抽油機(jī)工作在運(yùn)行狀態(tài)，單位時間內(nèi)原油產(chǎn)量。
    4) 起動力矩大，運(yùn)行中負(fù)荷低，沖擊電流大
    要解決問題，電動機(jī)對數(shù)或減速箱速比，輸出力矩。變頻器正常運(yùn)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) 再生能量的處理問題
     *變頻器直流側(cè)濾波電容的容量；
     *減少制動電阻值，制動系統(tǒng)的耗電能力，或直接使用回饋制動，減小能量損失；
     *發(fā)電時，頻率。
    6） 空抽，增產(chǎn)。動態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖程頻次和上、下行程速度。設(shè)定電機(jī)的輸出功率標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)時檢測電機(jī)輸出功率，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，大于標(biāo)準(zhǔn)值，加速。反之減速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
    六．抽油機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)
     大慶油田82-X110抽油機(jī)是一臺游梁式抽油機(jī)，電機(jī)功率為22KW，磁數(shù)為8。采用深圳市西林電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的智能抽油機(jī)節(jié)電器進(jìn)行變頻器改造。
     在抽油機(jī)上行程運(yùn)行時，設(shè)置變頻輸出頻率為50Hz，下行程運(yùn)行時，設(shè)置為30Hz。
    抽油機(jī)工頻運(yùn)行參數(shù)：
    運(yùn)行一個周期電流變化：20.1A~30.7A
    4小時平均耗電度數(shù)：4.7度/每小時
    抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)：
    運(yùn)行一個周期電流變化：4.9A~18.7A
    4小時平均耗電度數(shù)：3.9度/每小時
    七．結(jié)束語
     由于油井的類型和工況千差萬別，井下滲油和滲水量每時每刻都在變．抽油機(jī)的負(fù)載變化是無規(guī)律的，故采用變頻調(diào)速技術(shù)，使抽油機(jī)的運(yùn)動規(guī)律適應(yīng)油井的變化工況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的，增產(chǎn)的目的。