一、前言 在原油開采過(guò)程中，初次采油一般依靠地底壓力讓原油自噴而出；此后由于地下壓力減小，不得不往地下注水將油驅(qū)出，稱二次采油。當(dāng)前，中國(guó)多數(shù)油田處于二次采油晚期，每百噸采出液體中，含水量高達(dá)95%，綜合原油采收率只有30％多一些，60％多的石油仍然留在地下無(wú)法采出。在實(shí)際中多數(shù)采用的是三次采油。 三次采油概述：從地面注入各種驅(qū)油介質(zhì)-各種化學(xué)物質(zhì)、溶劑、熱載體、各種物理方法等進(jìn)行生產(chǎn)的階段，采收率約為50%——70%。是以開采二次采油階段剩余為目標(biāo)所采取的各種增加原油產(chǎn)量的措施，包括各種物理及化學(xué)驅(qū)油措施。提高原油采收率是指為增加二次采油階段剩余油產(chǎn)量的各種措施，其意義更加廣泛；還包括如單井吞吐、近井地帶處理以及水平井開采技術(shù)等。聚合物驅(qū)技術(shù)是隸屬于三次采油階段的"提高采收率" 技術(shù)中的一種強(qiáng)化采油工藝技術(shù)，通常是在水驅(qū)開發(fā)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以又稱為改善水驅(qū)，是向地層注入高粘度的聚合物溶液來(lái)大大降低流度比、擴(kuò)大波及體積、提高驅(qū)油效率從而提高采收率的驅(qū)油工藝。 聚合物驅(qū)三次采油比水驅(qū)提高采收率100％以上，是東部老油田高含水后期保持穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一。大慶油田、大港油田、勝利油田,河南油田開展了聚合物驅(qū)油，大慶油田聚合物驅(qū)年產(chǎn)油量已達(dá)1000萬(wàn)噸以上。聚合物驅(qū)油技術(shù)對(duì)保持油田穩(wěn)產(chǎn)起到了重要的作用。尤其是在石油勘探新增儲(chǔ)量十分有限的老油田，因面臨后備儲(chǔ)量嚴(yán)重不足、油田產(chǎn)油量逐年遞減、井網(wǎng)加密增加可采儲(chǔ)量十分有限、高含水階段措施難度極大，其增油量已無(wú)法彌補(bǔ)油田的遞減的情況下，對(duì)于解決“如何保持原油生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)”這一難題時(shí)通常優(yōu)先考慮采取的。因此,迅猛發(fā)展的三次采油技術(shù),為老油田的穩(wěn)產(chǎn)接替和提高采收率展開了廣闊的前景，進(jìn)行三次采油、提高原油采收率，是減緩中國(guó)多數(shù)油田衰老速度、維持中國(guó)原油穩(wěn)產(chǎn)、減少中國(guó)對(duì)國(guó)外原油依賴程度的戰(zhàn)略要求。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于三次采油技術(shù)不但提高了產(chǎn)量，而且具有環(huán)保和節(jié)能性，在油田推廣具有深遠(yuǎn)的意義。 二、變頻調(diào)速的工作原理 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n =60× f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)），通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；通過(guò)改變定子供電頻率f，就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n，變頻后的交流電作用于電機(jī)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)而改變電機(jī)輸出功率；在調(diào)節(jié)過(guò)程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速大部分時(shí)間里都低于額定轉(zhuǎn)速，在頻率調(diào)節(jié)范圍以及改變頻率后電機(jī)的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 流量計(jì)在獲取流量信號(hào)后,送到PID調(diào)節(jié)器,再由PID送入變頻器,由變頻器輸出的信號(hào)可以顯示在PID面板上,對(duì)PID輸出進(jìn)行設(shè)定,最終信號(hào)去控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,既而影響流量,形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)回路。不但控制精度高、運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)能效果也非常明顯。 結(jié)合PID調(diào)節(jié)能大大減少電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)注聚量只需對(duì)PID進(jìn)行設(shè)定，根劇配注方案,對(duì)PID輸出進(jìn)行設(shè)定只需一個(gè)人幾分鐘就可完成，方便快捷、安全可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。 采用變頻調(diào)速技術(shù)改變泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程參數(shù)，要比采用閥門調(diào)節(jié)更為節(jié)能，設(shè)備運(yùn)行工況也將得到明顯改善。閉環(huán)控制框圖如下： 　 三、變頻調(diào)速技術(shù)在聚和物驅(qū)油系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析 1．2006年4月我廠在古城油田的B123區(qū)塊建成并投用聚和物驅(qū)油系統(tǒng)。注聚系統(tǒng)90%以上的用電量消耗在注聚泵電機(jī)上。B123區(qū)注聚站有注聚泵14臺(tái)。2006年5月7日——-5月22日設(shè)備調(diào)試運(yùn)行期間，對(duì)G2505、 G2506、 G2705、 B123-3、 G2407、 5口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在注入壓力，注入量都不變的情況下。這5口井用工頻運(yùn)行平均單井有功功率為9.86KW，改為變頻運(yùn)行平均單井有功功率為7.98KW，有功功率降低了1.88KW,平均單井日節(jié)電45.09KW.H,節(jié)電效果明顯。從B123區(qū)注聚站應(yīng)用的14臺(tái)變頻器使用情況分析，平均單井日節(jié)電45.09KW.H,全站14臺(tái)變頻器每年可節(jié)電23.05萬(wàn)KW/H。電費(fèi)按0.72元/KW.H計(jì)算，全站14臺(tái)變頻器每年可節(jié)約電費(fèi)16.59萬(wàn)元。 2．注聚泵采用工頻運(yùn)行依靠調(diào)節(jié)旁通閥門的開度控制泵排量，無(wú)法有效地解決注聚泵排量和注聚區(qū)塊實(shí)際需要注入量的矛盾，無(wú)法保證注入濃度和實(shí)現(xiàn)聚合物溶液的連續(xù)注入。 將變頻調(diào)速技術(shù)，流量計(jì)及PID控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在注聚泵上；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，運(yùn)行平穩(wěn),提高了注入聚合物設(shè)計(jì)量和注聚區(qū)塊實(shí)際需要量的精確注入計(jì)量，保證了聚合物注入濃度和聚合物溶液的連續(xù)注入；提高了注聚效率，為降水增產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。 3．電機(jī)直接啟動(dòng)，啟動(dòng)沖擊電流大，機(jī)械沖擊大、電氣保護(hù)差；這對(duì)管路、泵體和閥門的密封性能形成威脅和破壞；影響設(shè)備使用壽命，增加了設(shè)備的故障率。而變頻控制穩(wěn)定的軟起動(dòng)功能降低了電機(jī)起動(dòng)電流，減小了起動(dòng)沖擊電流對(duì)供電電網(wǎng)的影響，起到了優(yōu)化電網(wǎng)的作用。變頻器安裝使用后它的軟起動(dòng)功能減緩了泵腔、閥體的磨損及泵體、電機(jī)等工藝設(shè)備因振動(dòng)而帶來(lái)的隱患和損耗，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命；減少了設(shè)備故障停機(jī)率。采用變頻調(diào)速技術(shù)設(shè)備機(jī)械磨損小，噪音明顯下降；減少了閥門、泵體、電機(jī)等相關(guān)設(shè)備的維護(hù)、修理、更換等工作量，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 4．該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，已有20多口井受益，部分井綜合含水下降1%——4%，產(chǎn)量有所上升。同時(shí)使設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用居高不下，能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗等；困擾注聚站節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本的難題得到解決。 四、結(jié)束語(yǔ) 雖然變頻器初次安裝費(fèi)用較高，但是變頻調(diào)速技術(shù)在改善設(shè)備運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全性、可靠性、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、節(jié)能降耗等方面有著很大的潛在的優(yōu)勢(shì)。我廠是能耗單位，因此，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其潛在的綜合效益將會(huì)得到充分的體現(xiàn)。 作者簡(jiǎn)介：黨建軍，男，1969年生，儀表工，維修電工?，F(xiàn)在從事儀表，電氣維修工作。電話：0377-63840231 參考文獻(xiàn)：《油層物理學(xué)》 作者：秦積舜 李愛芬 中國(guó)石油大學(xué)出版社 2003年9月。 《變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐》 作者：張燕賓 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年12月。 《常用變頻器功能手冊(cè)》 作者：張燕賓 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年9月?！?