抽油機沖次自動調(diào)節(jié)技術(shù)研究與應用

王強 黃健勇 張春輝（長慶油田第三采油廠大水坑采油作業(yè)區(qū)， 寧夏 吳忠 751500）

抽油機沖次自動調(diào)節(jié)技術(shù)研究與應用

王強 黃健勇 張春輝（長慶油田第三采油廠大水坑采油作業(yè)區(qū)， 寧夏 吳忠 751500）

隨著科技的進步，油田的數(shù)字化程度不斷進步和深化，我國現(xiàn)代化油田的各項指標的采集和信息集成化的處理都是采用計算機數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)，為油田的安全施工提供了必要的技術(shù)和數(shù)據(jù)支持，對抽油機提高效率有至關(guān)重要的作用，通過沖次的自動調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)對抽油機沖程、沖次、載荷的實時調(diào)節(jié)，提高采油效率，本文通過現(xiàn)代油田通過變頻控制器對抽油機進行調(diào)解的技術(shù)，進行抽油機自動調(diào)節(jié)技術(shù)的探討。

抽油機；沖次；自動調(diào)節(jié)

抽油機沖次的調(diào)節(jié)是提高油田生產(chǎn)效率的保障，在抽油機的控制中，引進調(diào)速傳動后，可根據(jù)井下狀態(tài)調(diào)節(jié)抽油機沖程頻次及分別調(diào)節(jié)上、下行程的速度，在提高泵的充滿系數(shù)的同時減少泵的漏失，以獲得最大出油量。尤其是采用變頻調(diào)速，啟動時既無沖擊，又可解決選型保守、線路較長等所致的功率因數(shù)偏低等問題，獲得節(jié)能增效的同時又能提高整機壽命。

1　抽油機沖次自動調(diào)節(jié)的理論基礎

要實現(xiàn)抽油機沖次的自動調(diào)節(jié)必須在電量的采集模塊進行準確采集，通過準確的電量采集通過計算數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與油井的PTU所采集的示功圖對比，通過核心的函數(shù)運算，通過控制電動機的電壓調(diào)節(jié)電動機的功率，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速中利用電壓變頻的方式進行調(diào)節(jié)，通過交流斬波電路，以及PWM和SPWM波形，SPWM波形其實是用一段不等的時間，方向變化的直流電來模擬交流正弦波形的波形，根據(jù)SPWM提供的原理只要控制好逆變器中的可控關(guān)在的適時開斷就可以控制正弦波形的頻率。再在SPWM波形的基礎上每一個方波信號增加或減少相應的時間就可以控制輸出電壓的幅值了，從而實現(xiàn)抽油機運行中沖刺的自動調(diào)節(jié)。

抽油機沖次自動調(diào)節(jié)本質(zhì)是電氣監(jiān)控自動化系統(tǒng)，這個控制系統(tǒng)是一個分布控制概念的集散系統(tǒng)。它采用三個層次、獨立模塊的結(jié)構(gòu)形式。電氣測控單元把現(xiàn)場采集的各條回路的電氣狀態(tài)量及重要支路的實時數(shù)據(jù)傳送給信息處理單元，信息處理單元把接受的信息進行數(shù)據(jù)處理，上傳監(jiān)控中心單元及執(zhí)行監(jiān)控中心單元下達的命令?，F(xiàn)代的技術(shù)中無線網(wǎng)絡節(jié)點的應用越來越廣泛，CC2430是目前比較流行的2.4GHz無線通訊解決方案。不過，由于電路頻率高，并且該芯片封裝很難手工焊接，自己設計會遇到較多具體問題。

2　現(xiàn)場試驗

抽油機自動調(diào)節(jié)技術(shù)實驗現(xiàn)場，主要是在西部地區(qū)，通過實時的數(shù)據(jù)檢測，抽油機沖次自動調(diào)節(jié)的性能和理論得到了現(xiàn)場驗證，在穩(wěn)定性上，自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用相對穩(wěn)定，大部分應用抽油機自動調(diào)節(jié)技術(shù)的油田，在連續(xù)18個月的工作中沒有出現(xiàn)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定問題。在試驗現(xiàn)場定期的進行抽油機實測功圖的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，通過科學的驗證，在抽油機的沖次變化中，隨著實際示功圖的變化能過準確的做出自動交接的相應。通過歲數(shù)據(jù)的時時記錄，通過圖譜的變化規(guī)律可以看出在示功圖的充滿系數(shù)為36%時，抽油機沖次次數(shù)保持在3.5次/ min，隨著充滿系數(shù)的增大，抽油機的沖次次數(shù)成一次函數(shù)增長，當充滿系數(shù)在65%左右時，抽油機沖次次數(shù)保持在5.3次/min，并失去均勻增長關(guān)系，通過數(shù)據(jù)的采集以及建立準確的函數(shù)關(guān)系，在實際應用中，自動調(diào)節(jié)的校準曲線不斷的完善，能適應更多的采油環(huán)境。

3　效益評價分析

（1）抽油機的平均耗電量 抽油機沖次自動調(diào)節(jié)的使用，通過數(shù)據(jù)的對比，每口油井的平均用電量下降25.7%，在實際測算中每口井每天能夠節(jié)約26kWh的電量，那么每口井12個月節(jié)約的費用約為12900人民幣。

（2）抽油桿使用壽命 通過有關(guān)的抽油桿壽命推算公式，可以推算出在正常狀態(tài)下，一般的抽油機中應用的抽油桿的使用壽為600萬次左右，通過抽油機沖刺自動調(diào)結(jié)技術(shù)的應用，降低了無用沖次數(shù)，通過數(shù)據(jù)的對比，抽油桿的使用壽命顯著增長，在傳統(tǒng)的模式下，按照常規(guī)的石油提取量，抽油桿能夠用兩年左右，經(jīng)過改進后的采油模式，能夠?qū)⒊橛蜅U的壽命延長1/3的壽命，長期的生產(chǎn)中能夠節(jié)約很大的一筆器械的開支，按照抽油桿25元/m2的單價進行計算，每臺機器每年可以節(jié)約經(jīng)費5348人民幣。

4　結(jié)語

通過應用自動調(diào)解技術(shù)的抽油機與傳統(tǒng)的抽油機進行生產(chǎn)效益上的比較，通過現(xiàn)場的有效調(diào)節(jié)和校準，連續(xù)的進行6個月的數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)區(qū)塊和油井的實際情況，制定出“一塊一法”和“一井一策”相結(jié)合的管理辦法，從作業(yè)方案設計的優(yōu)選、加強井筒挖潛管理、地面參數(shù)優(yōu)化、操作人員的技術(shù)提升多方面以確保油井正常生產(chǎn)，提高油井檢泵周期。通過對動力電機使用電量的時時監(jiān)測，通過與傳統(tǒng)同型號抽油機使用電量的比較，在數(shù)據(jù)上能夠充分的顯示優(yōu)越性降低了抽油機在工作過程中的耗電量，起到了良好的節(jié)能作用，對做工效率有了很大的提升，同時提高了抽油泵的使用壽命，增長了對抽油機的維護周期，在石油設備維護費用的節(jié)省上有了很大的提升。抽油機沖次自動調(diào)節(jié)技術(shù)的啟動和轉(zhuǎn)速的控制中應用了先進的變頻控制技術(shù)，提高了電動機的效率，一些伺服電機在抽油機中應用，能夠?qū)崿F(xiàn)變脈沖的方式進行轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，并且實現(xiàn)了降低轉(zhuǎn)速并不降低轉(zhuǎn)矩，變頻技術(shù)和電量數(shù)據(jù)采集技術(shù)為油井的智能化提供了有力的技術(shù)支持。

［1］劉先剛.計算機控制系統(tǒng)簡化試井監(jiān)控［J］.天然氣與石油，1996，14（2）：64-66.

［2］王在強，潘宏文，王秀華，等.調(diào)徑變矩抽油機在長慶油田的應用［J］.斷塊油氣田，2010，17（1）：95-97.