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PI500-I系列中频电源在空心抽油杆电加热采油装配上的应用

供稿:大年夜连普传科技股分无限公司 2019/9/16 9:50:23

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  • 关键词: PI500-I中频电源 空心抽油杆 采油装配
  • 摘要:在我国石油开采中,稠油井的比例占相昔时夜一部分,这类井原油粘度高、凝结点高、密度大年夜、含蜡量高,难以开采。今朝国表里开采这类油井的最广泛,后果最好的采油工艺技巧是稠油热采。采取空心杆电加热工艺技巧,对油 管内的原油停止全程加热,以降低原油粘度,防止油管内结蜡,进步原油活动性。有效的处理高凝、高粘、高含蜡原油开采过程当中碰到的各类技巧困难,达到油井增产、增效的目标。

媒介

在我国石油开采中,稠油井的比例占相昔时夜一部分,这类井原油粘度高、凝结点高、密度大年夜、含蜡量高,难以开采。今朝国表里开采这类油井的最广泛,后果最好的采油工艺技巧是稠油热采。采取空心杆电加热工艺技巧,对油 管内的原油停止全程加热,以降低原油粘度,防止油管内结蜡,进步原油活动性。有效的处理高凝、高粘、高含蜡原油开采过程当中碰到的各类技巧困难,达到油井增产、增效的目标。

之前的空心杆加热技巧,采取工频加热,因负载为单相,须要有一个自力的 变压器,将三相输入变成单相输入,形成三相电网的不均衡,功率因数低,电能消费大年夜,对电网的污染大年夜,加热后果不明显,形成电能的极大年夜浪费。是以,须要商量一种先辈的加热方法,以进步 功能,加强加热后果。经过多方实验,采取现已控制的较成熟的变频技巧,为该加热装配供给一种新的变频电源PI500-I系列中频加热电源。

该设备可供给最高 10——3000Hz 的频率,完成了输入电压、电流的持续可调,以达到输入功率持续可调的目 的,由于中频电源涡流感应加强,招致集肤效应更强,漏磁增添,是以电加热后果大年夜大年夜好过工频电源,节能后果达到 20%以上,大年夜大年夜地降低了采油临盆动力的消费。

空心杆电加热装配任务道理以下图所示:

该装配是将空心抽油杆内穿过电缆并与抽油杆杆体构成回路,通以工频交换电,应用内集肤效应道理在空心抽油杆壁上产生热能,对油管内原油停止全程加热,进步油管内原油温度,降低原油粘度,改良其活动性,防止油管内原油结蜡,从而有效地开采高凝、高粘、高含蜡原油。

 

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集肤效应道理以下图所示:

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空心抽油杆电加热装配在空心抽油杆内下入加热电缆,使空心抽油杆和加热电缆构成通电回路,应用集肤效应加热道理使原油在井筒内取得加热,从而起到降粘、清蜡感化 。集肤效应,又叫趋肤效应,是当交变电流畅过导体时,电流会集合于导体表层,而非均匀分布于全部导体的截面中,电流集中在导体外面流过,这类景象叫集肤效应。

当钢管中穿过电缆构成回路并经过过程交换电流时,钢管截面中电流重要集中在钢管表外面,此景象称为内集肤效应,而钢管的外 外面简直没有电流畅过,空心杆外壁可视为绝缘体,这类景象不只随着频率的增高而明显加强,并且还随着导体半径、磁导率和电导率的增高而表示的加倍明显。电加热抽油杆就是应用内集肤效应任务的,由于空心抽油杆的交换阻抗远大年夜于导线的电阻,空心抽油杆为重要发热体。

PI500-I系列中频电源任务道理以下图所示:

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中频加热电源主电路为  AC-DC-AC  变频构造,由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路构成。其任务道理是将三相50Hz 工频交换电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流,再经过过程电容将脉动 的直流电滤波变成滑腻安稳的直流电送到单相逆变桥,最后经过过程逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交换电供给负载。

产品性能特点

   采取 32 位美国德州仪器 TI 公司公用控制芯片 DSP,控制体系性能加强,电

路简化,负载适应性强。完成电源控制的全数字化,智能化。

   采取先辈的大年夜功率绝缘栅双极性晶体管(IGBT)作为功率开关器件,逆变

频率可调。

   具有相序自适应功能,无需辨别进线相序。输入可停止恒功率、恒电压、恒电流控制。

   采取零压软启动,启动成功率高无冲击。完全可以或许满足广大年夜热加工行业用户

的需求。

        采取扫描式零压启动方法和主动反复启动电路,启动成功率可达 100%

采取中频电压作为 取样旌旗灯号,无中频电流互感器,输入部分和负载的 连接不需辨别极性。

人机对话的显示界面,可经过过程键盘的选择显示任务频率及电流,输入脉冲的占空比、电流变比等, 并可显示毛病状况及缘由,使显示更直不雅,更容易于操作。

输入电压、电流持续可调,可使加热体系处于最好任务状况,动力应用 率高,节能后果明显恒输入电压/恒输入功率控制选择功能。

输入部分采取环形中频变压器,用于隔离输入、输入电压,同时经电容组与控制柜输入相连接,起到隔直感化,防止由于直流偏磁或过励磁产生的磁饱和,同时可起 到串连谐振的感化。 中频变压器为非晶钛材料,导磁率高,任务频率高,本身能量消耗极低,零件效力 进步。若频率再进步,其体积可做得更小,任务效力更高。保护功能齐备。设置了过流、短路、机内温升太高及过、欠 压保护,功能更齐备,任务更靠得住,防止了由于各类不正常身分而形成的破坏。

 高效节能,全功率范围内,极高的功率因数

频率与加热后果的关系

钢管在交换电下的阻抗明显大年夜于它的直流 电阻,由于钢管是铁磁质材料,它的磁导率要比铜高1000倍。随着电流频率的降低,空心抽油杆阻抗也随之增大年夜,根据能量守恒的道理,在雷同输入功率下,电源频率越高,集肤效应越激烈,则空心抽油杆阻抗也越 大年夜,其取得的有效电功率越就越大年夜,使电源自损降低到最低限制,从而节约了大年夜量的电能,并取得了优胜的加热后果。 

应用后果:

辽河油田应用现场

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大年夜庆油田应用现场

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华北油田应用现场

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PI500-I系列产品面市以来,在大年夜庆油田、长庆油田、成功油田、华北油田、辽河油田、玉门油田等几个稠油井分布的区域内成功应用。经过过程现场调剂,结合加热电缆及功率,普通将频率调400Hz-1000Hz  阁下,比工频进步了10几倍,根据功率调剂电流,75kW 的电源输入电流在80A阁下93kW的电源在100A阁下,经过过程当中频变压器,输入电压800V阁下(串连输入电压:600V800V1000V1200V),其加热后果非常明显较工频加热具有明显的优势

1功率因数明显进步,原工频加热,功率因数约在 0.7 阁下,而用变频加热,经测试都在 0.95 以上。

2、增添了对电网的污染。原工频加热,需三相变二相,形成变压器输入三相电压严重不均衡,对电网污染严重。应用变频器今后,功率因数进步,谐波含量明显增添,减轻了对电网的污染。

3、加热后果明显 。根据集肤效应,频率进步后,负载所取得的能量进步,线路消耗也照应增添从而进步了加热后果。据测试,变频加热可比工频加热提早 12小时达到预定后果,并且温度也要高。

4、 保护功能齐备。 原工频柜因无单片机控制,其保护功 能差,常常由于负载的短路、断路及电压的不稳定,形成变压器烧毁、任务不稳定。而变频电源柜由于DSP 的控制,其保护功能齐备,防止了由于电网及负载的毛病惹起的成绩,包管体系的稳定运转。

5、节能后果明显。据测试,每台变频电源柜对比应的工频柜节电都在 20%阁下,有力的节约了电能,进步了任务效力,包管了加热体系的后果。 总之,变频加热是稠油热采的一次革命。我国的稠油资本相当丰富,推行该技巧, 是采油行业节能减排和进步效力的有效门路。

停止语

空心杆电加热装配中,电热杆产生的热量其实不是原封不动的,越接近空中,单位长度产生的热量越多,越向下单位长度产生的热量越少。原油在晋升的过程当中,地层温度逐步降低,应用电热杆加热功率和地层温度的变更机理,可以用较小的功率使井筒内原油保持必定的温度。由于电源频率越高,寄生电容截取的电流越大年夜,所以在雷同的井况条件下,中频电加热装配采取较小的加热功率就会取得优胜的加热后果,实验成果注解,中频加热与工频加热比较,在井口原油温度雷同的情况下,加热功率均匀低10~20KW,节电率在15%以上

审核编辑(王静)
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