數(shù)字化油田機(jī)采井平衡度分析及治理

朱云龍 （大慶油田有限責(zé)任公司慶新油田）

數(shù)字化油田機(jī)采井平衡度分析及治理

朱云龍 （大慶油田有限責(zé)任公司慶新油田）

數(shù)字化油田建設(shè)實(shí)現(xiàn)了電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳，電流平衡度實(shí)時(shí)計(jì)算，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些新問題。通過數(shù)采電流與人工實(shí)測(cè)電流問題對(duì)比，原因分析并逐項(xiàng)治理，總體平衡率上升了約13個(gè)百分點(diǎn)，取得較好效果?？梢?，數(shù)字化采集設(shè)備、模塊型號(hào)、上下死點(diǎn)的確定，以及rtu箱連接線等因素都是影響機(jī)采井?dāng)?shù)字化平衡度準(zhǔn)確性的重要原因。

數(shù)字化油田；機(jī)采井；平衡度；節(jié)能

抽油機(jī)工作過程中，在上沖程時(shí)，驢頭懸繩器需要提起抽油桿和液柱，電動(dòng)機(jī)需要做功，才能使驢頭上行；在下沖程時(shí)，抽油桿在自重的作用下克服浮力下行，這時(shí)電動(dòng)機(jī)需要輔助懸點(diǎn)一同舉升平衡塊做功[1]。電動(dòng)機(jī)在上下沖程中做功相等叫做抽油機(jī)的平衡。抽油機(jī)如果在平衡較好的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，可以減少減速箱的最大輸出扭矩，延長設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的最大需量，提高電動(dòng)機(jī)和變壓器的負(fù)載率[2]，減少供電設(shè)施的容量，節(jié)省電能。

1 基本情況

截至目前，油田共有抽油機(jī)井約368口，2010年全部完成了數(shù)字化油田改造，電流數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程采集，實(shí)時(shí)傳輸。平衡率實(shí)現(xiàn)了在線計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)布。通過數(shù)字化發(fā)布系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)出2月17日共有95口抽油機(jī)井存在不平衡情況，總體平衡井比例僅為74.2%（表1）。

表1 2015年初抽油機(jī)井?dāng)?shù)字化平衡情況統(tǒng)計(jì)

2 問題查找及治理

2.1不平衡原因查找

針對(duì)本油田數(shù)字化平衡率低的原因，進(jìn)行認(rèn)真分析，認(rèn)為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)存在不真實(shí)的情況，因此，對(duì)數(shù)字化自動(dòng)采集電流與人工手持電流表測(cè)得的電流進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化平衡率低的原因可歸為3類：采集電流與實(shí)測(cè)電流不符的井；數(shù)字化電流不回傳或者數(shù)據(jù)流中斷井；抽油機(jī)井電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流不合格井。

第1、第2類井屬于數(shù)字化問題，第3類井屬于生產(chǎn)管理問題。

2.2平衡度低的原因分析及解決方法

對(duì)油田平衡率低的情況主要從數(shù)字化數(shù)據(jù)采集和變頻井兩方面進(jìn)行分析，并提出解決措施。

2.2.1 數(shù)字化方面存在的問題分析

目前慶新公司上報(bào)平衡度電流取自數(shù)字化系統(tǒng)，電流數(shù)據(jù)采集缺失和不準(zhǔn)問題影響單井平衡度及平衡率指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，加大了平衡管理的難度；因此，首先要解決數(shù)字化電流缺失和不準(zhǔn)的問題。

數(shù)字化電參數(shù)據(jù)缺失主要是無線傳感器受天氣、人為和環(huán)境的影響，導(dǎo)致傳輸信號(hào)不穩(wěn)定。通過改成有線傳感器可解決問題，這項(xiàng)工作目前正在進(jìn)行。無回傳數(shù)據(jù)的抽油機(jī)井，采用人工現(xiàn)場(chǎng)錄取，人工錄入到A2的方式進(jìn)行。

以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電流為準(zhǔn)，與數(shù)字化電流對(duì)比，選出兩者相差較大的井作為分析對(duì)象。把以下6口井作為典型類型進(jìn)行分析（表2）。

從6口井的數(shù)據(jù)可以看出:

1）1—2井，明顯存在數(shù)字化單項(xiàng)電流與實(shí)測(cè)電流偏差大，并且電流采集值大。通過現(xiàn)場(chǎng)查看配電箱，發(fā)現(xiàn)配電箱內(nèi)接線輸入、輸出端不統(tǒng)一，連接線方向、線序都存在問題。

表2 數(shù)字化采集與實(shí)測(cè)電流對(duì)比

2）3—4井，通過電流數(shù)據(jù)對(duì)比，即使線路無問題，誤差率仍然較高，并且這種現(xiàn)象北區(qū)井居多。分析是：307模塊無角位移，所測(cè)沖程的上下死點(diǎn)的確定點(diǎn)產(chǎn)生偏移，使沖程未到達(dá)真正的上下死點(diǎn)所采集到的最大電流，歸屬上下沖程判斷錯(cuò)誤。

3）5—6井，數(shù)字化電流與實(shí)測(cè)電流存在2倍關(guān)系，分析是：配電箱中安裝的互感器不完全是一個(gè)批次或同一型號(hào)的，變比系數(shù)不一致，導(dǎo)致所測(cè)電流不準(zhǔn)。

2.2.2 數(shù)字化問題解決方案

針對(duì)以上問題作出相應(yīng)的解決方法：

1）目前無線傳感器暴露出很多缺點(diǎn)，全部換掉又會(huì)造成成本和資源的浪費(fèi)，最佳的處理辦法是，只對(duì)損壞的無線傳感器更換有線傳感器，在沒全部更換的情況下，數(shù)據(jù)缺失的井采用人工測(cè)量的方式。

2）對(duì)配電箱內(nèi)部數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行整改，糾正連接不正確的接線。

2.2.3 變頻井平衡問題的解決

由于數(shù)字化電參存在的問題導(dǎo)致數(shù)字化計(jì)算出的功率平衡數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，在整改完善前，采用人工測(cè)試電流平衡度判定是否平衡。因此，要求在測(cè)試時(shí)打到工頻狀態(tài)半個(gè)小時(shí)以上后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試后再打到變頻狀態(tài)下工作，每10天測(cè)量一次。

2.3平衡管理方面的問題及解決辦法

2.3.1 管理方面存在的問題

1）由于抽油機(jī)井產(chǎn)液變動(dòng)較大，使原有的平衡塊即使調(diào)到止點(diǎn)，也無法平衡，由于公司缺少平衡塊，導(dǎo)致一些平衡塊調(diào)至止點(diǎn)井，平衡無法調(diào)整。

2）按照Q/SY DQ0815—2013《采油工程技術(shù)指標(biāo)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)方法》，新的平衡標(biāo)準(zhǔn)是下電流/上電流，值在85%～100%之間的抽油機(jī)井為平衡井，要求高于2002年的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生了較多的不平衡井。對(duì)于積壓的不平衡井?dāng)?shù)量過多的問題，重新制定平衡率指標(biāo)以及相應(yīng)考核制度，使調(diào)平衡工作有序的進(jìn)行，同時(shí)根據(jù)日后工作量逐步提高標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到提高平衡率的目的。

2.3.2 治理止點(diǎn)不平衡井

針對(duì)平衡塊調(diào)至止點(diǎn)仍不平衡井的治理情況。對(duì)偏杠鈴六型抽油機(jī)，如果扭矩及載荷指標(biāo)均不超，可以把目前標(biāo)配500 kg平衡塊，換成1組（2塊）800 kg平衡塊；如果扭矩及載荷指標(biāo)有一項(xiàng)超額定數(shù)值，采取逢檢泵上提泵掛，直至換型的措施；對(duì)雙驢頭、異型以及常規(guī)抽油機(jī)，多數(shù)是8型機(jī)，主要方案有兩種：對(duì)于嚴(yán)重不平衡的井，把800 kg的平衡塊換1組1100～1200 kg，；對(duì)于平衡不嚴(yán)重的井，安裝1～2組輔助平衡塊（200～250 kg）。目前共治理18口止點(diǎn)不平衡井，調(diào)換平衡塊后均達(dá)到平衡狀態(tài)。

2.4增加平衡管理輔助軟件

平衡率是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)井況隨之發(fā)生變化，是一項(xiàng)需要長期跟蹤治理的工作，及時(shí)性對(duì)平衡管理工作非常重要。借助數(shù)字化管理平臺(tái)，在采油工程軟件里新增兩項(xiàng)功能，分別是平衡度指標(biāo)篩選功能和平衡率指標(biāo)統(tǒng)計(jì)功能。平衡度指標(biāo)篩選功能可查詢連續(xù)天數(shù)內(nèi)滿足設(shè)定范圍的單井平衡度信息；平衡率指標(biāo)統(tǒng)計(jì)功能可統(tǒng)計(jì)各區(qū)及公司每日平衡率指標(biāo)，可隨時(shí)查看公司全井平衡率及單井平衡度情況，對(duì)平衡治理起到了實(shí)時(shí)監(jiān)督的作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整，大大提升了管理水平。

2.5分析結(jié)果

通過逐一分析影響平衡度準(zhǔn)確性及造成平衡率低的原因，制定了相應(yīng)的解決方案，通過方案的實(shí)施，最終達(dá)到提高平衡率的效果。表3為導(dǎo)致平衡率低的因素分類及相應(yīng)解決措施。

表3 平衡率問題因素及措施

3 治理效果

2015年，通過對(duì)數(shù)字化硬件、軟件的整改完善，加大監(jiān)督管理力度、對(duì)調(diào)到止點(diǎn)不平衡井治理后，統(tǒng)計(jì)抽油機(jī)井368口，其中有32口為欠平衡井，11口為過平衡井，不平衡井共43口，平衡井共282口，平衡井比例為88.3%，同比上升了近13個(gè)百分點(diǎn)。

從調(diào)整前后的單井耗電量對(duì)比看，節(jié)能效果均較為明顯，為機(jī)采節(jié)能創(chuàng)造良好態(tài)勢(shì)。表4是4口調(diào)平衡井的調(diào)整情況，不難看出平衡調(diào)整后，單井能耗平均下降了17 kWh/d。

表4 4口調(diào)平衡井平衡調(diào)整前后電流及日耗電對(duì)比

4 結(jié)論

1）數(shù)字化采集設(shè)備問題、模塊類型、上下死點(diǎn)的確定，以及rtu箱連接線等原因都有可能影響機(jī)采井?dāng)?shù)字化平衡度的準(zhǔn)確性。

2）數(shù)字化油田的數(shù)字化管理，可以實(shí)現(xiàn)平衡數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)管理，相對(duì)于常規(guī)方法，可以節(jié)省人力物力，如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，具有較好的發(fā)展前景。

3）較高的平衡度對(duì)于降低機(jī)采井能耗具有積極意義。

[1]張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].東營:石油大學(xué)出版社，2000:9.

[2]程文軍，梁政，周代余，等.提高機(jī)械采油系統(tǒng)效率研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，21（4）：67-69．

book=48,ebook=51

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.018

2015-12-16

（編輯 李發(fā)榮）

朱云龍，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)），從事采油工程及數(shù)字化管理工作，E-mail：wxzyl@petrochina.com. cn，地址：黑龍江省安達(dá)市昌德鎮(zhèn)，151413。