葡萄花油田低產(chǎn)低效井間抽自動控制技術(shù)應(yīng)用

李英湛（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

葡萄花油田低產(chǎn)低效井間抽自動控制技術(shù)應(yīng)用

李英湛（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

針對人工控制油井間歇采油方式工作量大、間抽制度調(diào)整不及時等問題，葡萄花油田利用3種油井間抽自動控制技術(shù)，使油井的間抽制度更加合理，保證了油井的開采效益；同時通過自動控制油井的啟停狀態(tài)，降低了勞動強度，為油井實現(xiàn)數(shù)字化、自動化控制提供了現(xiàn)場依據(jù)。

油井間抽 自動控制 電流 液面 監(jiān)測

間歇采油方式是各油田在治理低產(chǎn)低效井方面常用的一種管理手段。統(tǒng)計葡萄花油田長期實施間抽的 50 口低產(chǎn)低效井，平均單井月產(chǎn)液 44.20t，月產(chǎn) 油 8.2t， 綜 合 含 水 59.69% 。 目 前 ， 這 50 口 井 執(zhí)行的間抽制度主要有6種。從統(tǒng)計情況看，各采油單位通常是根據(jù)以往的生產(chǎn)資料和經(jīng)驗制定間抽制度。大部分間抽井都是采用統(tǒng)一、固定的間抽制度，例如每月起抽2天，其他時間停井。由于各區(qū)塊所處地層差異較大，每口井的供液能力不同，采用這種統(tǒng)一、固定的間抽制度無法保證間抽井的合理 運 行 ， 影 響 間 抽 井 的 產(chǎn) 量[1]。 解 決 上 述 問 題 的 最好方法就是利用自動化控制、信號采集、計算機等技術(shù)，對間抽井實行數(shù)據(jù)自動采集和啟停自動控制。

1 技術(shù)特點及應(yīng)用效果

目前，葡萄花油田主要應(yīng)用的低產(chǎn)低效井間抽自動控制技術(shù)有3種：電流自動監(jiān)測控制技術(shù)；液面人工監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)；液面自動監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)。

1.1電流自動監(jiān)測控制技術(shù)

該技術(shù)工藝主要由單片機、電流傳感器、AD轉(zhuǎn) 換 模 塊 、存儲器 、 開 關(guān) 量 輸 入/輸 出 等 部分組成[2]。通過單片機控制，自動采集抽油機上、下行程中瞬時電流的變化軌跡，利用預(yù)置的數(shù)學(xué)模型修正后，描述出抽油機加載、卸載過程的時間變化規(guī)律，自動確定間抽井的運行周期并控制抽油機的啟停狀態(tài)。

以 1#井為例 （圖1），試驗后該井抽油時間為 1h 26min，沉沒度由 598m 下降到 523m，沉沒度下降速度為 52.4m/min；停井 時間為 4h29min，沉沒度由 523m 恢復(fù)到 673m，沉沒度恢復(fù)速度為 33.5m/ min。試驗表明，該技術(shù)設(shè)定的間抽制度能夠較好地控制沉沒度變化范圍，保證油井的供采平衡。

圖1 1#井間抽試驗后的沉沒度變化曲線

2006 年以來在太南區(qū)塊現(xiàn)場試驗 5 口井 （表2），平均單井 日運 行時間減少 13.4h， 平均單井日增液 0.3t， 平 均 單 井 日節(jié)電 55.8kWh。

表2 現(xiàn)場應(yīng)用效果統(tǒng)計

1.2液面人工監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)

該技術(shù)是利用液面恢復(fù)法的原理，通過人工測試 油 井 開 、 關(guān) 井 后 的 液 面 變 化 速 度[3]， 確 定 出 單 井的間抽制度，再把確定的間抽制度在軟件管理平臺上進(jìn)行預(yù)設(shè)，通過無線終端控制系統(tǒng)，對間抽井的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

以 2#井為例，試驗后日運行時間減少 16h，測試示功圖由試驗前的供液不足變?yōu)檎顟B(tài)，泵效提高 5.4 個百分點。試驗表明，利用液面恢復(fù)法制定的間抽制度較為合理，能夠改善低產(chǎn)低效井的供排關(guān)系，提高泵效。

2011—2012年在葡扶區(qū)塊現(xiàn)場試驗 3口井 （表3），平均單井日運行時間減少 16h，平均單井日增液 0.23t，平均單井日節(jié)電 73.25kWh。

表3 現(xiàn)場應(yīng)用效果統(tǒng)計

1.3液面自動監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)

該技術(shù)工藝主要由液面連續(xù)監(jiān)測裝置、抽油機自動控制裝置、無線通信裝置和終端控制系統(tǒng)組成[4]。同樣以液面恢復(fù)法為基礎(chǔ)，通過安裝在井口的液面連續(xù)監(jiān)測裝置，自動監(jiān)測油井的液面變化規(guī)律，由無線通信裝置將監(jiān)測結(jié)果傳輸給終端控制系統(tǒng)，技術(shù)人員根據(jù)連續(xù)監(jiān)測到的液面變化規(guī)律，設(shè)定好抽油機的啟停時間，再由終端控制系統(tǒng)對間抽井的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

以 3#井為例，利用液面連續(xù)監(jiān)測裝置確定該井的 合 理 液 面 范 圍 在 520.7～ 804.5m 之 間 ， 液 面 平 均恢復(fù)速度 7.88m/h，下降速度 9.46m/h，由此設(shè)定該井的間抽制度為每天抽10h停 14h。從示功圖對比看，試驗后泵的充滿度明顯提高。

2011—2012年在葡扶區(qū)塊現(xiàn)場試驗 8口井 （表4），平均單井日運行時間減少 16h，產(chǎn)液量保持穩(wěn)定，平均單井泵效提高 7.2 個百分點，平均單井日節(jié)電 71.2kWh。

表4 試驗前后效果對比

2 經(jīng)濟效益評價

按照單井日節(jié)電55kWh計算，3種間抽自動控制技術(shù) 的投 資回 收期分別為 1.56a、1.17a 和 2.42a（表 5）。單從節(jié)電效益看，液面人工監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)的投資回收期最短。

表5 3種間抽自動控制技術(shù)的費用構(gòu)成及效益對比

3 結(jié)論與認(rèn)識

1）電流自動監(jiān)測控制技術(shù)雖然自動化程度較高，但考慮到影響抽油機運行電流的因素較多，如井下結(jié)蠟或電動機存在發(fā)電狀態(tài)等，導(dǎo)致電流波動較大，容易造成系統(tǒng)誤判，影響間抽制度的準(zhǔn)確性；液面人工監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)雖然成本較低，但需要人工監(jiān)測液面的變化規(guī)律，工作量較大，且當(dāng)井況發(fā)生變化時，不能及時調(diào)整間抽制度，不便于生產(chǎn)管理；液面自動監(jiān)測、抽油機遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)可以實時、在線反映油井液面變化規(guī)律，隨時根據(jù)井況變化調(diào)整間抽制度，準(zhǔn)確度高，操作簡便，更適合油田的發(fā)展需要。

2）抽油機自動啟機過程中，如果有人畜在井場范圍內(nèi)，可能會造成安全事故；因此在安全性方面，間抽自動控制技術(shù)通常是利用語音報警裝置，在抽油機啟機前 3～5min 內(nèi)，進(jìn)行語音提示，但語音報警裝置只能作為輔助安全防護措施，一旦裝置發(fā)生故障或出現(xiàn)其他問題，后果將十分嚴(yán)重。建議將 遠(yuǎn) 紅 外 設(shè) 備[5]與 間 抽 自 動 控 制 技 術(shù) 進(jìn) 行 集 成 ， 在抽油機平衡塊的兩側(cè)形成一個輻射圈，用于監(jiān)測井場內(nèi)是否有人畜活動。如果發(fā)現(xiàn)人畜活動，控制設(shè)備將自動延長油井的啟動時間，直到人畜離開監(jiān)測范圍，同時控制設(shè)備根據(jù)延長的時間自動調(diào)整原有間抽制度，從而保證抽油機的安全運行。

[1]李明,樊軍,何英,等.抽油機智能間抽設(shè)備的研制[J].機 械 研 究 與 應(yīng) 用 ,2006,19（2）:100-101.

[2]潘智勇.抽油機井智能抽空控制技術(shù)研究[J].承德石油高 等 專 科 學(xué) 校 學(xué) 報,2011,13（3）:25-28.

[3]向 瑜 章,梁 廣 江.抽 油 井 間 抽 控 制 技 術(shù) 的 開 發(fā) 與 應(yīng) 用[J].石 油 鉆 采 工 藝,2004,26（4）:68-70.

[4]許萬利.間抽井無線監(jiān)測控制技術(shù)應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能 ,2012,2（5）:32-33.

[5]仇國慶,孫霄.紅外控制裝置的應(yīng)用[J],儀器儀表用戶, 2008（6）:119-120.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.008

2013-02-16）

李英湛，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事采油工程及安 全 環(huán) 保 工 作， E-mail： houzhixin@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑 龍江省大同區(qū)第七采油廠質(zhì)量安全環(huán)保部，163517。