变频调速技术是目前世界公认的电机节电技术之一，具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、系统功率因数高、操作方便等一系列优点，也成为当今改造传统工业、改善工艺流程、提高生产过程自动化水平、提高产品质量、推动技术进步的主要手段之一。在石油行业中，变频器广泛应用于风机、注水泵、压缩机、输油泵、抽油机、潜油电泵和石油钻机等。

1、游梁式抽油机

目前，在油田采用的抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。

一方面，游梁式抽油机运动为反复上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似杠杆作用，将采油机杆送入井中；滑块下降时，采油杆提出带油至井口。由于电动机转速一定，滑块下降过程中，负荷减轻，电动机拖动产生的能量无法被负载吸收。另一方面，游梁式抽油机引入两个大质量的钢质滑块，导致抽油机的起动冲击大等问题。

除上述两方面问题外，油田采油的特殊地理环境决定了采油设备有其独特的运行特点：在油井开采前期储油量大，供液足，为提高功效可采用工频运行，保证较高产油量；在中后期，由于石油储量减少，易造成供液不足，电动机若仍工频运行，势必浪费电能，造成不必要损耗，这时须考虑实际工作情况，适当降低电动机转速，减少冲程，有效提高充盈率。

目前，对游梁式抽油机的交流变频调速技术改造主要有以下3个方面：

(1)以提高电网质量、减小对电网影响为目标的变频改造。这主要集中在供电企业对电网质量要求较高的场合，为避免电网质量的下降，需引入变频控制，其主要目的就是减小抽油机工作过程对电网的影响。

(2)以节能为目的变频改造。这点较为普遍，一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，最高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作情况的变化，取决于地底下的状态，若电动机始终处于工频运行，也会造成电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。

(3)改变采油杆上行和下行的速度，在一些情况下可以提高生产效率。

在实际应用过程中出现了许多问题，主要集中在游梁式抽油机发电状态产生能量的处理上。对于上述情况，采用普通变频器加能耗制动单元和制动电阻可以实现，这是以消耗电能为代价的制动方式。对于上述情况，必须妥善处理电动机发电状态产生的电能，将其反馈到电网或数台抽油机变频器构成直流母线式，使这部分能量能得到充分的利用。

2、潜油电泵

油田中应用较多的另一种采油设备是潜油电泵，它是井下工作的多级离心泵，同油管一起放入油井内，地面电源通过变压器、控制器和潜油电泵专用电缆将电能输送给井下潜油电泵电动机，把油井中的液体输送到地面。

由于潜油电泵在地下两千多米的井底工作，环境非常恶劣（高温、强腐蚀等），传统供电方式工频1140伏全压，运行故障频繁，维护成本高。一方面，潜油电泵在工频启动时，启动电流大，电动机电缆压降较大；线路分布参数的影响，使得启动过程中反压较高，容易损坏电缆和电机的绝缘性，影响使用寿命。潜油电泵损坏后提到地面上修理，仅工程费一项就达5万元，价值10万元的电缆平均提上放下5次就须更换，潜油电泵平均每10个月就须维修一次，维修费用约8万元，成本较高。另一方面，潜油电泵在正常工作时，普遍存在着电动机负载率较低情况，“大马拉小车”现象严重。负载率低导致电机功率因数较低。工频工作时，始终在额定转速下，如井下油量供不应求，容易造成“死井”，则损失惨重。为解决该问题，潜油电泵应能根据井下情况变化，调节抽油量。传统调节方式是靠更换油嘴调节产量，既造成能量损失又不能精确控制，有时使得油泵长期额定转速运行；有时使得油井出沙严重，设备寿命缩短，因而有必要引入交流变频调速控制系统，调节油压、调节产量。