一、概述

潛油電泵是油井井下工作的多級離心泵，是常用的采油設備之一。油泵長期連續工作于2～3km井下高溫、強腐蝕的惡劣環境中，由于深入油層，故工作效率較高，近年來油田應用愈加廣泛。潛油泵的電動機功率均不太大，一般在55～75kW之間。由于油井深、線路長，若采用較低的電源電壓，則線路壓降太大，電動機的端電壓低無法正常工作。若提高電源電壓，線路壓降雖小，由于線路分布參數的影響，使得啟動過程中反壓較高，容易損壞電纜和電機的絕緣性，影響使用壽命。因此，電源電壓也不能太高，目前國內大部分油田采用的多是1140伏電壓供電。

電源電壓提高到1140伏后，線路壓降滿足電動機起動和運行的要求，但上電起動時沖擊電流大，分布電感使系統內反壓過高，經常造成電動機、線路絕緣損壞的問題仍然存在。由于油井地質狀況變化較大，而潛油電泵設計余量又往往偏大，尤其是井下液量不足時，泵產生的油壓過高，故縮短泵的使用壽命，其維修及更換幾率增加。另外，潛油電泵在離地2～3km井下，無法實施就地功率因數補償，電動機消耗的無功功率，需由電源供給，線路上既有有功電流，又有無功電流傳輸，合成的電流很大，由此產生的損耗也大。為解決上述問題，對油泵電機必須進行變頻調速控制。

二、潛油電泵變頻調速的優勢

變頻器具備軟起動功能，可以在電動機額定電流下順利起動，故反電勢及沖擊電流很小，絕緣易受破壞的問題出現幾率較低。用變頻器后，無論重載或輕載，系統的功率因數均較高，電動機需要的無功能量直接取自于變頻器，可減少供電線路上的能量損耗。另外，可按油井當前狀況調節出油量，使油井工作在最佳狀態，降低故障率的同時提高工作效率。還可組成壓力、溫度閉環系統，提高自動化程度及實現最佳控制。

采用變頻調速后，對于富油油井，可以增產；對于貧油油井可以做到連續生產且減少停井次數并達到節能的目的；對含砂油井，可以減少卡泵次數，并可反轉排砂，延長電泵壽命；對于含氣油井，可提高轉速減少油氣分離不佳所致的氣鎖現象出現而增產增效；對于含蠟油井，可減少結蠟、結垢而降低管路堵塞次數；對于稠油油井，可低速大功率運行，減少停井次數并獲得可觀的節能效果。

三、變頻調速的技術方案

采用森蘭1140V中壓變頻器。為降低變頻器的輸出諧波，需在變頻器的輸出端加裝輸出電抗器和輸出濾波器或正弦波濾波器。操作方式為手動控制，操作人員可根據現場情況手動調節變頻器的輸出頻率來滿足工藝的需要。

本公司研發的1140伏三電平變頻器，與二電平相比較，其輸出的電壓波形為梯形脈沖所組成，但其脈沖幅值卻降低一倍，較好地解決了dv/dt高所帶來的絕緣及諧波等問題，使變頻器的輸出波形更接近正弦波，徹底地解決了器件換流對電機絕緣造成的沖擊導致的絕流損傷、軸電壓對電機軸承的腐蝕以及傳導干擾、輻射干擾等諸多問題，降低漏電流及電機噪音。研發成功后，潛油電泵變頻調速全部使用1140伏的三電平變頻器。