數(shù)字化抽油機(jī)在機(jī)械采油中的推廣與應(yīng)用

摘 要：本文主要闡述數(shù)字化抽油機(jī)優(yōu)勢(shì)，并重點(diǎn)闡述了數(shù)字化抽油機(jī)不平衡的危害、節(jié)能技術(shù)及數(shù)字化抽油機(jī)推廣應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化抽油機(jī)；機(jī)械采油；推廣與應(yīng)用

常規(guī)式抽油機(jī)是長(zhǎng)慶油田機(jī)械采油的主要設(shè)備，俗稱(chēng)“磕頭機(jī)”。長(zhǎng)慶油田屬原油滲透率低，高含蠟，井下供液不足，井況變化大。有些采油單位為了追求高產(chǎn)量，調(diào)高沖次，導(dǎo)致供液不足，泵效低。連續(xù)高沖次抽汲，易造成油井枯竭，不能實(shí)現(xiàn)合理采油，間抽又造成油井結(jié)蠟，冬季管線(xiàn)堵塞。目前長(zhǎng)慶油田99.9%的抽油機(jī)采用常規(guī)式抽油機(jī)，耗電量也非常大。因此在該油田大力推廣和應(yīng)用數(shù)字化抽油機(jī)非常必要。

1.數(shù)字化抽油機(jī)介紹

數(shù)字化抽油機(jī)是由游梁式抽油機(jī)和數(shù)字化抽油機(jī)智能控制柜組成。

數(shù)字化抽油機(jī)是在游梁式抽油機(jī)上集成了油井參數(shù)采集模塊、控制模塊、智能控制裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)采集與上傳以及參數(shù)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)自身智能控制，亦可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等功能。

2.推廣和應(yīng)用數(shù)字化抽油機(jī)的原因

數(shù)字化抽油機(jī)與常規(guī)抽油機(jī)相比較有以下優(yōu)勢(shì)：①數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。采集主電動(dòng)機(jī)電流、電壓、功率、頻率等電參數(shù)，采集井口載荷，采集抽油機(jī)的沖次、沖程、平衡度等參數(shù)，并對(duì)采集的參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)本地讀取、計(jì)算，將站控系統(tǒng)所需參數(shù)和示功圖進(jìn)行通信傳輸；②多種控制方式。抽油機(jī)具有本地自動(dòng)、本地手動(dòng)、和遠(yuǎn)程的三種控制方式。啟停操作能夠通過(guò)本地自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制兩種方式實(shí)現(xiàn)。沖次、平衡調(diào)整操作可通過(guò)本地自動(dòng)、本地手動(dòng)和遠(yuǎn)程三種控制方式實(shí)現(xiàn)；③語(yǔ)音提示/報(bào)警：按照上位機(jī)指令，進(jìn)行語(yǔ)音提示和報(bào)警；④數(shù)字化抽油機(jī)平衡度的自動(dòng)判定及調(diào)整。自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的平衡狀況，通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，將抽油機(jī)調(diào)整到最佳的平衡狀況，保持減速箱的扭矩運(yùn)行在允許范圍之內(nèi)，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的效果；⑤數(shù)字化抽油機(jī)工作沖次的判定及調(diào)整。自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的沖次?？梢允謩?dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖次，也可以根據(jù)油井產(chǎn)液量的大小，通過(guò)控制柜對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和分析計(jì)算進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，在保證油井產(chǎn)液量的同時(shí)耗能最低；⑥超載和超限的保護(hù)。抽油機(jī)控制系統(tǒng)具有超載、失載、缺相、過(guò)流、短路、超速、防雷擊、防閃斷等保護(hù)功能；⑦兩種控制回路。抽油機(jī)具備工頻和變頻兩種控制電路。變頻啟動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。⑧可實(shí)現(xiàn)老游梁式抽油機(jī)數(shù)字化改造。

數(shù)字化抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)與常規(guī)抽油機(jī)控制箱相比較有以下優(yōu)勢(shì)：①系統(tǒng)的主要保護(hù)功能：（a）具有防雷功能；（b）系統(tǒng)具備電源防閃斷功能；（c）變頻狀態(tài)保護(hù)功能：變頻器過(guò)載保護(hù)，電機(jī)過(guò)載保護(hù)、外設(shè)保護(hù)、電流檢測(cè)異常、輸出對(duì)地短路異常、運(yùn)行中異常掉電、輸入電源異常、輸出缺相異常、電源欠壓、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、模塊保護(hù)、散熱器過(guò)熱保護(hù)等保護(hù)功能。②系統(tǒng)主要功能：（a）系統(tǒng)具備工頻和變頻兩套系統(tǒng)；（b）系統(tǒng)具備工頻、變頻無(wú)縫切換功能及變頻故障啟動(dòng)切換到工頻運(yùn)行功能；（c）系統(tǒng)具備載荷、位移及電參量的同步采集功能；（d）系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)的有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)傳輸功能；（e）沖次的手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；（f）具有平衡分析功能，并實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)具備平衡本地調(diào)節(jié)功能。

下面重點(diǎn)闡述數(shù)字化抽油機(jī)調(diào)平衡和節(jié)能技術(shù)：

抽油機(jī)井平衡率是日常生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，抽油機(jī)在工作過(guò)程中懸點(diǎn)承受的是交變載荷，上沖程載荷很大，下沖程載荷較小，這樣就會(huì)造成上沖程電動(dòng)機(jī)做功很大，下沖程電機(jī)做負(fù)功，即懸點(diǎn)拉著電機(jī)旋轉(zhuǎn)。因此也就會(huì)造成抽油機(jī)不平衡。抽油機(jī)不平衡產(chǎn)生的危害挺大：對(duì)電機(jī)，由于抽油機(jī)不平衡引起電機(jī)負(fù)荷的不均勻，造成功率浪費(fèi)和效率降低，縮短電機(jī)壽命。抽油機(jī)是油田的主要能耗設(shè)備，其不平衡狀況可直接導(dǎo)致能耗增加15%～25%。對(duì)抽油機(jī)，由于抽油機(jī)曲柄運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，使抽油機(jī)發(fā)生振動(dòng)，導(dǎo)致各連接螺絲松動(dòng)，易出現(xiàn)故障，影響抽油機(jī)裝置的使用壽命；對(duì)抽油泵及抽油桿，由于運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，影響抽油桿和泵的正常工作。因此， 抽油機(jī)平衡狀況的好壞，直接影響到抽油機(jī)的效率、能耗和壽命，對(duì)抽油桿和抽油泵的工作狀況 也有很大的影響，必須予以高度重視。抽油機(jī)調(diào)平衡是節(jié)能降耗、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。常規(guī)抽油機(jī)調(diào)平衡既不方便，又不安全，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而數(shù)字化抽油機(jī)根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示抽油機(jī)的平衡狀況，可手動(dòng)或自動(dòng)將抽油機(jī)調(diào)整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達(dá)到保護(hù)減速器和節(jié)能的目的。方便安全，達(dá)到了節(jié)能、延長(zhǎng)了電機(jī)、抽油機(jī)、抽油桿及抽油泵的效果。

數(shù)字化抽油機(jī)節(jié)電技術(shù)采用變頻調(diào)速控制，則可以改變抽油機(jī)長(zhǎng)期處于低效做功的狀態(tài)，使其工作方式與油井實(shí)際負(fù)荷相匹配，保證每次都抽油，減少低效甚至無(wú)效抽取，從而降低電費(fèi)開(kāi)支，減少維護(hù)成本，提高運(yùn)行效率。效果如下：

2.1.變頻器具有軟起動(dòng)功能起動(dòng)時(shí)電流較小，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，起動(dòng)時(shí)能耗大為降低。避免了啟動(dòng)時(shí)的相當(dāng)于3～7倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。同時(shí)減少了對(duì)電動(dòng)機(jī)，變速箱，抽油機(jī)等大機(jī)械的沖擊，延長(zhǎng)了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。在工作中電機(jī)的功率因數(shù)可從0.2～0.5提高到0.9，減輕電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低線(xiàn)損，大量減少了無(wú)功損耗。

2.2.引進(jìn)變頻器控制可實(shí)現(xiàn)設(shè)備上，下行程自動(dòng)識(shí)別從而控制抽油機(jī)上、下行程的電機(jī)運(yùn)行頻率分別可調(diào)，以改變抽油機(jī)上、下行程的運(yùn)行速度。解決了因更換皮帶輪調(diào)沖次造成的停產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)達(dá)到滿(mǎn)足泵效的情況下耗用最少的電能。

2.3.由于抽油機(jī)下行時(shí)負(fù)載性質(zhì)為位勢(shì)負(fù)載，變頻器加裝能耗制動(dòng)功能后恰能適應(yīng)其工況。對(duì)于改變抽油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)最佳工作狀態(tài)帶來(lái)很大方便。降低漏失，提高泵效。

3.數(shù)字化抽油機(jī)的推廣與應(yīng)用

數(shù)字化抽油機(jī)是針對(duì)目前數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)施工中安裝工作量大、野外施工難度大、油田現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火、動(dòng)電危險(xiǎn)度高、設(shè)備集成度低、各施工單位安裝方式不統(tǒng)一等問(wèn)題而研制的新產(chǎn)品。該產(chǎn)品集成油井?dāng)?shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡，自動(dòng)調(diào)節(jié)沖次?，F(xiàn)場(chǎng)安裝和數(shù)字化建設(shè)安裝同步進(jìn)行，節(jié)約建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期，對(duì)油田數(shù)字化建設(shè)起到了積極地推動(dòng)作用。

長(zhǎng)慶油田在建設(shè)西部大慶過(guò)程中，數(shù)字化抽油機(jī)經(jīng)歷了試點(diǎn)到推廣過(guò)程，取得了良好的效果，目前新投油井全部采用數(shù)字化抽油機(jī)并對(duì)常規(guī)抽油機(jī)進(jìn)行數(shù)字化改造，這也有力促進(jìn)了油田數(shù)字化建設(shè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化抽油機(jī)是目前有桿泵采油設(shè)備中最先進(jìn)的，它在游梁式抽油機(jī)上，融合了信息技術(shù)、嵌入了傳感器、集成了電路、軟件和其它信息器件，集成了油井功圖和電參數(shù)的采集與傳輸，具有沖次、平衡等參數(shù)隨工況自動(dòng)調(diào)節(jié)的抽油機(jī)，它還采用變頻調(diào)速既無(wú)啟動(dòng)沖擊，又可解決選型保守、線(xiàn)路較長(zhǎng)等所致的功率因數(shù)偏低等問(wèn)題，獲得節(jié)能增效的同時(shí)又能提高整機(jī)壽命。尤其是油泵的壽命，減少機(jī)械故障提高可靠性。因此很有必要低滲透油田中大力推廣和應(yīng)用。