Unità di pompaggio del giacimento petrolifero Soluzione

1. Panoramica

L'unità di pompaggio a trave, comunemente nota come "nodding donkey", è l'attrezzatura principale nel settore del pompaggio del petrolio, il cui numero raggiunge più di 100mila unità. La capacità totale installata del motore è di 35 milioni di kW e il consumo energetico annuo supera i dieci miliardi di gradi. Il consumo energetico dell'unità di pompaggio rappresenta circa il 40% del consumo energetico totale nei giacimenti petroliferi e quindi l'efficienza è molto bassa. Con un'efficienza operativa media del 25% e un basso fattore di potenza, comporta un grande spreco di energia. Pertanto, il potenziale di risparmio energetico del "nodding donkey" è molto considerevole e anche le industrie petrolifere diventano un punto chiave nella promozione del "sistema motore a risparmio energetico". Questo articolo introduce l'uso della tecnologia di controllo della frequenza, che adatta il movimento dell'unità di pompaggio al cambio del pozzo petrolifero, promuovendo l'efficienza del sistema e raggiungendo l'obiettivo di risparmio energetico e aumento della resa. 

2. Requisiti del processo

1. L'unità di pompaggio dell'albero a trave è ampiamente utilizzata in Cina ed è composta da tre parti:

(1) parte terra: composta da motore, riduttore e quattro bielle;

(2) parti sotterranee: pompa dell'olio (valvola di aspirazione, cilindro della pompa, stantuffo e valvola di scarico), che è appesa all'estremità inferiore della boccola;

(3) filo dell'asta della ventosa: la parte centrale che collega l'unità di pompaggio terrestre e la pompa dell'olio sotterranea.

2. Il carico del motore viene modificato in base al ciclo di "annuire dell'asino": all'avvio, il carico è elevato e anche la coppia di avviamento richiesta è elevata. Nel funzionamento normale, il tasso di carico è molto basso, che in genere si aggira intorno al 20% e al 30% quando è elevato. Sono presenti 2 valori di picco nella curva di carico del motore, rispettivamente sui punti morti della corsa di salita/discesa. In assenza di equilibrio, il carico sulla corsa di salita/discesa è estremamente irregolare. Durante la corsa verso l'alto, è necessario sollevare il filo dell'asta pompante e la colonna di liquido, per cui è necessaria una grande quantità di energia del motore. Durante la corsa discendente, la corda dell'asta agisce sul motore e lo porta nello stato di generazione di energia. Solitamente con un blocco di bilanciamento nella manovella dell'unità pompante, lo squilibrio del carico può essere eliminato nella corsa di salita/discesa. Migliore è la regolazione del blocco di equilibrio, minore sarà il tempo e l'energia generata nello stato di generazione di energia. Il carico di pompaggio cambia continuamente, ma è impossibile che il contrappeso venga modificato esattamente allo stesso modo del carico a ventosa, quindi per la maggior parte delle unità di pompaggio il peso è in grave squilibrio, portando a un grande impatto di corrente, di cui il valore massimo potrebbe essere 5 volte la corrente di lavoro, e anche fino a 3 volte la corrente nominale. E con una buona regolazione del contrappeso, la corrente d'impatto potrebbe essere ridotta a 1,5 volte la normale corrente di lavoro.

Caratteristica del carico: funzionamento a velocità costante; Stato di generazione 2 volte in un ciclo per coppia e carico di potenza variabili grazie al peso, all'elevata coppia di avviamento e all'elevata inerzia.

Il problema comune nei giacimenti petroliferi domestici quando si utilizza un'unità di pompaggio: funzionamento a lungo termine, grande capacità di guida, bassa efficienza, grande consumo energetico, regolazione scomoda della corsa e della frequenza della corsa e pompaggio a vuoto.

3. Soluzioni dei Prodotti VEICHI  

Esistono molti tentativi di trasformazione della frequenza variabile per l'unità di pompaggio, ma tutti falliscono. I problemi principali sono i seguenti:

(1) Ci sono 2 volte lo stato di generazione in un ciclo per l'unità di pompaggio e, soprattutto quando il peso è sbilanciato, la tensione della pompa è elevata. Non elimina completamente il problema aumentando il condensatore elettrolitico del lato CC o riducendo la resistenza di frenatura e anche la tensione della pompa cambia con il cambio dell'olio.

(2) È necessaria una coppia di avviamento maggiore quando si avvia l'unità di pompaggio ed è facile provocare un trabocco o un errore di avviamento con un'impostazione errata dei parametri.

(3) Raramente viene presa in considerazione la variazione della superficie e della concentrazione dell'olio nel vecchio progetto di trasformazione a frequenza variabile, il che porta a effetti negativi sull'aumento della produzione.

4.VEICHI fornisce le seguenti soluzioni per problemi di trasformazione del gruppo di pompaggio:

(1) Adottare la tecnologia di controllo della frequenza per adattarla alla velocità e al carico del motore. Nell'estrazione primaria dei pozzi, considerando la grande capacità di petrolio, l'inverter funzionerà a 65,00 Hz e la velocità del motore aumenterà del 30%. Il tasso di recupero dell'olio è superiore del 20% rispetto alla frequenza industriale e l'efficienza del lavoro aumenterà di 1,2 volte. Nei pozzi intermedi e successivi la capacità dell'olio diminuisce, per cui è necessario ridurre la velocità di rotazione e le corse. Generalmente l'inverter funziona a 35 ~ 40,00 Hz e la velocità del motore diminuirà del 30%. Il tasso di risparmio energetico arriva fino al 25% e quindi il fattore di potenza viene promosso.

(2) Regolazione dinamica della frequenza della corsa del gruppo pompante. Con l'estrazione dell'olio dal livello meno profondo a quello più profondo, la capacità dell'olio diminuisce, per cui il grado di riempimento della pompa sarà insufficiente e l'efficienza della pompa diminuirà. Quando la capacità di approvvigionamento del pozzo petrolifero è inferiore alla cilindrata della pompa, si verificherà un pompaggio a vuoto e un colpo d'ariete. Ridurre la frequenza, diminuire la velocità del motore e migliorare il grado di riempimento non solo farà risparmiare energia, ma aumenterà anche la produzione di petrolio greggio.

(3) Regolazione dinamica della velocità di salita/discesa del gruppo pompante. Ridurre opportunamente la velocità della corsa verso il basso per migliorare il grado di riempimento della pompa e aumentare la velocità della corsa verso l'alto, il che potrebbe ridurre il coefficiente di perdita di ascensione e far funzionare l'unità di pompaggio nello stato migliore, in modo da migliorare efficacemente la resa del greggio olio per unità di tempo.

(4) Grande coppia di avviamento, basso carico di esercizio e grande corrente d'impatto. Per risolvere radicalmente i problemi, è necessario aumentare le coppie di poli del motore o aumentare il rapporto di velocità del riduttore e aumentare la coppia di uscita. Normalmente l'inverter funziona a 80 ~ 90,00 Hz, il che aiuta anche a ridurre l'energia nello stato di generazione di energia e a ridurre la tensione di pompaggio.

(5) Trattamento dell'energia rigenerativa. Aumentare la capacità del condensatore di filtro sul lato CC; ridurre il valore della resistenza di frenatura; aumentare il consumo energetico del sistema frenante; oppure utilizzare direttamente il freno di feedback per ridurre la perdita di energia; mentre nella produzione di energia, la frequenza aumenta.

(6) Nessun pompaggio a vuoto e regolazione dinamica della velocità e della frequenza della corsa su/giù. Impostare il valore nominale e rilevare in tempo reale la potenza di uscita del motore per controllare la velocità del motore. Accelerare se è maggiore del valore standard, altrimenti decelerare per ottenere il controllo ad anello chiuso.

5. Conclusione

L'applicazione dell'inverter AC80C nell'unità di pompaggio del giacimento petrolifero è molto apprezzata dai clienti per il suo effetto di risparmio energetico e l'efficienza produttiva superiori. I vantaggi specifici sono i seguenti tre punti:

1. Grande coppia di spunto. L'AC80C è in grado di raggiungere una coppia elevata all'avvio nella corsa ascendente dell'unità di pompaggio grazie al suo effetto di avvio superiore;

2. Buona funzione frenante. AC80C potrebbe risolvere il feedback energetico durante la corsa discendente dell'unità di pompaggio con le sue buone prestazioni di frenata;

3. Eccellente effetto di risparmio energetico. L'AC80C può adattarsi ragionevolmente in base alla velocità nelle diverse condizioni di lavoro dell'unità di pompaggio, risolvendo notevolmente l'energia elettrica necessaria per la produzione e ottimizzando il processo di produzione.