测井装置电机地面供电的途径

西昌学院工程技术学院

测井装置电机地面供电的途径

褚晓锐西昌学院工程技术学院

由于油井的深度不确定，测井装置电机供电的电压必须保持在600～1 200 V，这样才可保证在任何油井深度的情况下都可以使用。目前油田的建设扩宽到了荒地和海港等一些偏远地区，在电源选择时应考虑运输和携带的方便。使用调压器是为了调节供电的电压，从而减少电压在电缆上的损耗；使用变压器是为了实现输入与输出电压的升降变化，并且还可以使输入电流与输出的电流相位相差90°，这样就可以很流畅地操作双相电机，从而实现油井装置的运行。在电压降低时，为了配合主令断路器可以准确地断开，需要在自控系统中安装电压检测装置及高电流检测装置。

测井装置；发电机；供电功率；调压器

由于现代油井一般距离站点较远，单为此设立专门的电网，不仅投资较大，还会造成资源的浪费。随着科学技术的不断发展，油田测井过程中可利用电机来供电。供电系统在设计时既要满足供电的要求，又能够保证自控系统的稳定与安全。

1 测井供电现况

测井供电的电源一般是在海上平台或者是在地面上，需要较长的供电电缆。通常采用1.5 kW的电机，这类电机的电流非常大，距离井底几千米的深度，所以在计算的过程中不能忽略电阻。由于油井的深度不确定，测井装置电机供电的电压必须保持在600～1 200 V，这样才可保证在任何的油井深度的情况下都可以使用。目前油田的建设扩宽到了荒地和海港等一些偏远地区，在电源选择时应考虑运输和携带的方便。

2 供电方式

在研究供电方式之前，首先要确认一下调压器和变压器的正常工作电压及功率。使用调压器是为了调节供电的电压，从而减少电压在电缆上的损耗。线路损耗与路程之间的关系见表1。

表1 功率损耗与距离的关系

使用变压器是为了实现输入与输出电压的升降变化，并且还可以使输入电流与输出的电流相位相差90°，这样就可以很流畅地操作双相电机，从而实现测井装置的运行。

（1）安装调压器供电。有许多的供电方式都可以顺利地给电机供电，但是每个方式都存在一些优势和劣势。比如在变压器的上边供电方式，这种方式是大多数油田测井供电所采用的方案。与其他供电方式相比，其在工作效率上有了大幅度的提升，供电也比较方便。但是由于变压器和调压器安装在了一起，造成装置体积大，重量大，运输非常不方便，为了驱动双相电机，必须使电源的相位相差90°。由于两台变压器并没有处在同一个位置，要想输出相同的电压，就要在两个变压器的匝数之间有一定的倍数限制，这样才可以满足输电的要求，使油田测井装置电机顺利运行。安装调压器的供电方式的优点有很多，并且这种传统的供电方式所提供的电压相对稳定，成本低廉，易于操作。从整体看，这种供电的方式在当前应用很普遍，在一般的油田测井过程中仍采用这种供电技术。

（2）利用斩波升压变换器供电。利用斩波升压变换器供电是把工频电流升高，使得到的电流经过两个单相逆波器，再经过滤波器就可以得到电源兼容性比较高的正弦波。这种供电方式在整个过程中都是电子控制的，并且装置体积小，有着质量轻、便于携带、自动化程度高等优点。但是供电过程中没有实现电气隔离，这一点是对于供电方式来说是个缺陷。

（3）直流输电供电。直流输电技术的供电方式是通过井下的逆变装置实现的。通过工频整流，到井下后再利用逆变装置将直流电变为交流电从而使电机转动，实现测量的任务。这种装置的优点就是由于是直流传输电能，电线上的损耗非常少，并且它的抗干扰性特别强，是非常理想的一种供电方式。它利用逆变器实现了将直流电变成了交流电，利用高频变压器而不是工频变压器，这样大大减小了装置的体积和重量，便于运输和携带。

（4）利用单相高频逆变、隔离和整流加工频三桥臂逆变器供电。这种供电方式是先通过变压器降低电压，然后再升高到相应位置，进而实现对电气的隔离。

3 自控系统的应用

在测井供电的过程中，发电机的改进对油田生产来说具有重要意义。由于发电机有怠速、瞬态和稳态的过程，这就需要时刻控制电源的电压，并且还要进行精细化的控制，否则不仅无法安全启动电机，还可能由于电压不稳定而造成设备的损坏。人为控制不仅浪费劳动力，还会经常出现因控制不准确而造成装置的损坏现象。发电机在怠速的时候，电压会下降很多，这种突然的电压下降，对变频器等相对复杂的装置会造成很大的伤害。可在电源的母线上面连接出来两条三相四线制电源线到两个控制开关，一个控制开关在平常时供电，当电压突然下降时就会断开来保护电路中的装置，而另一个开关就会闭合来供电使装置继续工作。这样不仅可以在电压不稳定的情况下保护油田测井装置的安全，还会使装置不会因为电压不稳而停止工作。

在电压降低时，为了配合主令断路器可以准确地断开，需要在自控系统中安装高电压检测装置及高电流检测装置。如果因意外停机，电流就会瞬间增大，很容易烧坏装置，安装上此装置后便会在电流增大的时候迅速地断开电源，以此来保护装置。有的装置安装了限流器，限制短时间内电流迅速增大，其原理是将装置连接一个比较大的电阻来减小电流。在一些特殊情况下，由于油井电机在非正常工作下可能会出现用电量过多的情况，在过压保护器的限制下，不会对其他设备造成损坏。将这种原理应用到油田测井装置的供电过程中，在其他运行设备上安装一个稳压保护器，使之成为一个独立的保护装置，这样既减少了装置的重量，又可以达到油田测井装置的供电要求。

4 结语

随着石油行业的不断发展，在供电模式上不仅要选择一种合适的供电方式，并且还要让自控系统能够实施对电流调节的功能。在油田安装此装置后，企业生产效率得到明显的提高，为石油行业的发展带来了广阔的前景。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.048