(来源:新风光)

在人力成本持续上涨、工业自动化技术迭代升级的大背景下,行业对于生产线运行效率、工业设备运行安全性与运行可靠性的管控标准日趋严苛。潜油电泵控制装置作为油气开采工艺流程中的核心配套设备,现已逐步替代人工现场值守作业模式,成为保障石油开采作业稳定开展的核心组成部分。

电泵系统整体介绍

潜油电泵是整套浸没于井筒井液中工作的多级离心举升设备,整套系统由井下机组、潜油传输电缆以及地面控制配套设备三大部分构成,井下单元自上而下依次包含潜油电机、保护器、油气分离器与多级离心泵,地面依靠专用控制柜、变压器完成供电、调速、数据采集与故障保护功能。其工作原理为地面控制柜输出适配电能,经由潜油电缆驱动井下电机运转,带动多级叶轮对井内油水混合流体逐级加压,克服井筒液柱压力与管道阻力将原油持续举升至地面管线,同时控制系统依托实时采集的井下温度、压力、运行电流等数据实现变频闭环调节与故障自锁保护。

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井下机组

井下机组自下而上依次排布潜油电机、保护器、油气分离器、多级离心泵,是原油举升的动力与做功主体。潜油密封电机提供整套系统运转动力,依靠内部绝缘润滑油隔绝腐蚀井液;保护器承接电机与泵体结构,平衡腔体内外压力,补偿绝缘油热胀冷缩,避免电机进水烧毁;油气分离器剥离井液内游离气体,防止离心泵发生气蚀降低泵效;多级离心泵依靠多级叶轮连续对油水介质逐级加压,克服井筒液柱压力,完成原油向上输送。整套设备长期耐受井下高温、高压、高矿化度腐蚀工况,是液体举升的物理执行单元。

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潜油电缆

电缆捆绑在油管外壁随同管柱下入井筒,分为动力电缆与测温测压集成线缆。动力电缆负责将地面电能稳定输送至井下潜油电机,电缆本体具备耐温、耐压、耐油水腐蚀特性,适配深井苛刻环境;信号线缆实时回传井下电机温度、泵入口压力、机组振动等运行参数,将井下真实工况数据上传至地面控制系统,打通井下设备与地面管控单元的数据链路。

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地面控制设备

以潜油专用控制柜为主体,搭配升压 / 降压变压器、一次配电元器件构成。变压器匹配厂区电网电压,为井下机组提供适配供电电源;控制柜集成变频器、PLC 主控单元、电流电压采样模块、多类型故障保护回路,可实现机组启停、变频调速、负载动态调节,同时搭载过载、欠载、缺相、抽空、漏电、超温等保护逻辑,出现异常工况立刻执行停机闭锁,从电气层面保障电泵运行安全稳定。

新风光FD3300潜油电泵控制站优势

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六大运行工况模式

包含多种运行工况(周期运行,自动变频,频率切换,参数维持,气塞清除,延时启动),满足井下复杂多变的工作环境。各类工况可依据设定参数自主切换、协同运行,有效应对井筒液面波动、气堵集聚、供液不稳、开机冲击等各类现场问题,充分适配油田井下高温、油气混杂、产出状态动态变化的复杂恶劣作业环境,保障机组长期平稳、安全、高效举升作业。

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三种启动模式

控制系统集成软启动、推动启动、摇摆启动三种开机策略。软启动抑制冲击电流,推动模式依靠大扭矩破除介质黏滞阻力,摇摆模式往复扰动解除泵体砂卡、结垢卡滞问题,适配各类复杂井筒开机工况,保障机组启动安全可靠。

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六大类分级保护体系

六大类工况包含电网,电机,井下传感器,模拟量,数字量,绝缘电阻保护。每个保护有启动后延时保护时间,保护延时动作时间,重启等待时间,重启次数,重启清零时间。依靠分级延时保护 + 有限次数重试机制,既能规避瞬时波动、瞬时干扰造成的误停机,保障采油作业连续稳定;又可在持续性硬件故障发生时锁定停机状态,防止机组反复重启加剧设备损伤,适配井下高温、介质复杂、信号易受扰动的苛刻井下工况环境。

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参数自动运算配置

多点VF参数,变压器推荐电压等数据自动计算设置。整套数据计算与参数设置功能一体化集成在控制柜人机交互界面,简化现场调试作业门槛,减少人工计算带来的数值偏差问题,让潜油电泵供电匹配、变频调速参数标定更加精准高效,保障井下永磁电机长期工作在额定最优工作区间。

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配套上位机管理 + U 盘参数快速拷贝力

设备搭载专用上位机软件,支持历史运行数据长期存储与多日数据调取分析;设备更新替换时,支持原有整套配置参数一键拷贝,5~10min迁移至新设备,简化现场参数标定流程,提升设备投运效率。

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复杂耦合工况下潜油电泵绝缘实时监测

潜油电泵的电机、线缆、传感器等工作在数千米井下,环境高温、高压且充满腐蚀性介质,其绝缘性能会随时间不可逆地劣化,因此绝缘检测是保障其安全、可靠、高效运行的关键环节。这不仅仅是检查一次设备好坏,更是一项关乎生产连续性、维修成本和井下作业安全的关键预防措施。

我司以低频注入法为核心设计出绝缘电阻检测板,满足以直流供电、存在交流耦合信号等复杂情况下的绝缘电阻实时检测与计算,分析故障点,从而避免突发停产、故障扩大化等,实现了油田安全、高效、智能化生产的关键一环。

欧洲某石油公司现场

在欧洲某石油公司的石油现场,FD3300系列潜油电泵控制站在潜油电泵控制上成功运用。替代了之前其他品牌的潜油电泵控制站,提高了运行效率,利于企业降本增效。

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在该应用现场,新风光苏州公司为客户提供315KW,200KW功率段设备以及成套驱动系统方案。在实际应用过程中,客户提出:需支持欧洲某品牌电能表数据读取,工况运行中掉电上电后继续工作。为满足客户需求,定制开发了欧洲某品牌电能表的通讯协议,工况状态保存功能,最大满足客户需求。

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降低因现场环境波动导致停机

若现场工况环境造成设备瞬时异常故障,设备具备防瞬时误停机机制;仅在保护延时周期结束后,设备才执行停机保护逻辑。杜绝设备误停机,保障系统连续稳定运行,降低非正常停机带来的生产损失与设备启停损耗。

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当设备故障后,无需人为操作故障消除后自启动

设备支持故障消除后无人自主重启,野外井场发生故障停机,系统等待预设重启时间且故障恢复正常后,机组自动投运复产,减少野外人工到场操作,保障采油作业连续运行,搭配重启次数限制机制规避设备受损风险。

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匹配地层产能变化,实现按需采液稳产

自动变频工况依托井下压力、电机负载电流、井口排量实时反馈构成闭环调控,系统依据实际供液状况自动调整电机运转频率与转速:产液充足时升频提速,提升电泵排液能力;液面偏低、供液不足时自动降频运行。可长期将井筒液位维持在合理区间,避免抽空干转或泵体过载憋压,保障油井长期平稳稳产。