中压变频器在海上采油平台潜油电泵中的应用

　　1.问题的提出

　　目前，国内油田为保证持续的高产、稳产，大量使用潜油电泵，它被安装在地下1000米～3000米深的井里，泵在电动机的带动下高速旋转，将油抽到地面上来。传统的工作方式是电网直接供电，工程上称其为全压工频工作。这种全压工频方式有许多弊端：

　　(1)对于复杂断块油田来说,油水井的对应连通性差,部分潜油电泵井出现供液不足,影响到潜油电泵的正常生产及井下机组的运转寿命。当井下油量不富裕时，容易抽空，甚至死井，一旦死井则损失惨重。尤其海上平台在采油时，因为油层稠度大，流动性差，潜油电泵在抽油的过程中不能一下运行到额定转速，否则会出现油层因压力变化过快而断开，电泵只能抽到少量距井口近的油，远离井口的原油因不能够流动，电泵将断液而导致油井报废。并且一旦发生抽空时，定转子将出现干磨，容易产生烧泵的事故。

　　(2)工频全压启动时，对电网产生冲击、电机冲击电流大、冲击扭矩大，造成电机、电缆的加速老化和电泵叶片、轴系的损坏。平台电网容量有限，电机工频对电网的冲击有可能导致发电机组停运。在采油过程中，由于液面经常变化，需要经常对电泵进行启停操作，频繁的冲击，降低了设备使用寿命，增加了维修费用。

　　(3)电泵在井下几千米处，供电电缆上有100多伏的线路损耗，影响电机的正常供电。

　　(4)潜油泵不能根据生产情况调整输出功率，造成巨大的能源浪费，难以使电泵工作在最佳工况点上。

　　2.解决措施

　　如果用变频器给潜油电泵供电，这些问题则可以迎刃而解。变频器能实现电机的软启动，即低压、低频启动，电机是慢慢加速起来的，工作频率不一定是额定频率，而是随意设置或调整，还可以根据井底油压高低自动调整转速，实现转速闭环控制。因此，海上采油平台潜油电泵配套使用变频调速装置，既是生产工艺的要求，也是保证机组安全可靠运行的需要。

　　3.潜油电泵用中压变频器的分类

　　潜油电泵的工作电压一般为三相50Hz,660V,1140V,1450V,1750V,2400V等，依据井深不同而有不同的电压.目前市场上的该类产品主要有2种类型：二极管箝位三电平和单元串联多电平形式。主回路示意图分别如下：

　　三电平主回路示意图

　　多电平变频器结构示意图

　　相对传统的三电平变频器，采用多电平中压变频器驱动潜油电泵具有如下优点：

　　(1)输出电压突变率降低20%。采用多电平技术控制比起一般传统三电平控制技术，其dv/dt要低20%以上;因此电机承受的电压应力相对减少许多。