綏靖油田已經開發13年，是長慶油田低滲透油藏主力區之一，位于陜甘寧邊界，屬典型的黃土高原梁峁丘陵溝壑地區。具有埋藏深、低孔低滲、低壓低產的地質特點，滾動開發、快速建產、規模建設、衰竭快的開發特點，以及復雜的外部環境特點。油井產量低，井站產進分布不均，造成輸油系統不能連續工作，若員工不能及時啟停輸油泵，易造成溢罐或泵空轉，導致環境污染和設備損壞，影響油田正常生產。

變頻輸油系統組成及工作原理

1.1 變頻輸油系統組成

變頻輸油系統主要由變頻器，工控機，輸油泵，緩沖罐，磁翻板液位計，PLC（ ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）等組成。變頻輸油系統成套控制設備及技術應用在綏靖油田各計量站、增壓站和接轉站，是在原外輸系統上經數字化改造實現數字化和自動化控制。

1.2 變頻輸油工作原理

變頻輸油系統原理分變頻器、站控控制、液位控制、定頻控制、變頻連續輸油原理五項。

（1）變頻器：由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元、微處理單元組成。主要實現方式是通過電流的頻率的變化，改變電動機的轉數，降低電動機輸出功率。其工作原理： 工頻電流開關撥到變頻位置，經過整流電路變成直流電，直流電流變頻器按照控制信號的要求，輸出改變頻率的交流電，作用于電動機，改變其輸出頻率；工頻電流開關撥到工頻位置，使用人工操作模式下的工頻狀態。

（2）站控控制：由變頻器、緩沖罐（ 帶磁翻板液位計）、計算機和輸油泵組成。通過監測緩沖罐或事故罐液位，員工利用計算機控制變頻器，給輸油泵電機發出啟停及頻率調節指令，實現遠程控制輸油模式。

（3）液位控制：由PLC、變頻器、緩沖罐（ 帶磁翻板液位計） 和輸油泵組成。通過PLC可編程控制器采集緩沖罐液位，根據設定的上下高度值，當液位達到某個設定液位高點值時，利用PLC可編程控制器，給變頻器發出啟動指令，輸油泵開始工作，當液位值低于某個值時，PLC控制器發出停止指令，變頻器停止供電，輸油停止。

（4）定頻控制：由變頻器、原油流量計和輸油泵組成。在站控控制輸油原理的基礎上，站點員工根據站點產進液量，計算出外輸泵每小時排量，設定一定頻率，使外輸泵每小時的排量與站點每小時產進相同，實現原油邊進邊出。

（5）變頻連續輸油：由PLC、變頻器、緩沖罐（ 帶磁翻板液位計）、計算機PID控制系統和輸油泵組成。在液位控制原理上增加計算機PID控制系統，變頻器的輸出頻率以緩沖罐液位為控制對象，液位傳感器檢測出緩沖罐液位高度，作為反饋信號傳送給站內PLC，PLC 將信號處理后傳輸給站內上位機（計算機），上位機PID控制系統根據緩沖罐液位高度作為變頻器的頻率指令，調節電機轉速，控制站點外輸流量保持恒定。

變頻輸油系統現場應用及優化建議

截止2013年，綏靖油田數字化改造站點112座，變頻器使用站點112座，其中實現站控控制輸油71座，定頻控制輸油19座，液位控制輸油19座，變頻連續密閉輸油3座。

變頻輸油現場應用

（1）站控控制輸油應用：站控控制輸油即遠程控制輸油，目前71座站點實現該模式，是綏靖油田主要使用模式。實現4項功能：遠程控制啟停、遠程調節運行頻頻率、監測泵運行狀態、采集各項運行參數。與傳統站點相比，遠程控制代替了現場操作，遠程控制節省了站點員工啟停外輸泵的時間及工作量，降低了高壓刺漏、機械傷害等風險。

（2）定頻控制輸油應用：定頻輸油模式，即設定一個頻率使外輸泵排量與產進相同，目前19座站點應用：化子坪作業區16座站點及大路溝作業區路7增、路一轉、路三轉。存在的弊端：①綏靖油田屬于超低滲油藏，油井產量變化波動較大，站點產進液量不均；②若原油溫度過高造成緩沖罐氣鎖或者緩沖罐壓力過低泵不上量，很容易導致外輸泵空轉，燒壞泵機。

（3）液位控制輸油應用：高低液位控制輸油模式，即高液位啟泵、低液位停泵，目前19座站點實現：主要用于17臺數字化增壓橇及澗1增、白2增兩座增壓站。液位控制輸油模式的應用，優化了集輸工藝流程，減少了站點用工數量，降低了原油生產成本。

（4）變頻連續輸油應用：目前在楊19接轉注水站、鐮一轉油站、白7增壓點三個站點實現變頻連續輸油，變頻連續輸油的實現，為數字化改造一項重大成果。變頻連續輸油的核心一是工控機PID控制系統完善；二是對外輸壓力、排量的實時監控，外輸壓力、排量直接反應外輸管線運行狀況；三是緩沖罐液位趨勢曲線，工控機PID控制系統根據緩沖罐液位高度作為變頻器的頻率指令，調節電機轉速，控制站點外輸流量保持恒定；故對外輸壓力、排量及緩沖罐液位曲線的監控和分析變得尤為重要。

下步優化建議

（1）對部分站點多級離心泵“降級、減排”，實現連續輸油。部分站點經數字化改造實現變頻連續輸油軟硬件皆全，因站點日處理液量少，外輸泵排量大，不能實現變頻連續輸油，下步計劃對部分站點多級離心泵實施降級、減排。

（2）對數字化增壓橇進行流程切換，實現連續輸油。選取兩座數字化增壓橇（路3增、路12-43增），實施夏季不加熱不緩沖增壓、冬季加熱增壓流程，實現變頻連續輸油，改變目前高液位啟泵、低液位停泵運行模式。

（3）對站點緩沖罐加裝電動閥（應急閥），更加智能化。目前站點兩臺外輸泵獨立工作，不能有機結合，且站點集輸系統不能自動處理外輸突發情況；建議在緩沖罐進口處加裝電動閥并配套相應流程，使站點兩臺外輸泵配合啟動，應急突發狀況。

（4）逐站排查，著力打造變頻連續輸油可實現站點。經調查統計，19座站點可實現變頻連續輸油，其中需對PID系統進行調節站點5座，需投用緩沖罐站點3座，需對外輸泵進行降級減排站點8座，需更換新型變頻器站點1座。

結論

綜上所述，變頻輸油技術實現4大創新：

（1）降低生產成本，減少了站點用工總量，且節能效果明顯。

（2）降低勞動強度，遠程控制及自動控制，減少了人為因素，避免了頻繁上罐量油及泵房啟停泵的繁雜工序。

（3）延長設備壽命，變頻器對電機軟啟軟停，避免了電網直接沖擊，低速運行減少了泵軸、軸承的磨損程度。

（4）實現智能報警，數據實時監測，超高、超低參數自動報警，伴有聲光提示，提高原油集輸系統運行平穩性。