螺桿泵智能工況診斷技術(shù)在油田的應(yīng)用

劉生平

摘要：螺桿泵智能工況診斷技術(shù)是油田開(kāi)采中應(yīng)用比較廣泛的一種方式，油田開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用螺桿泵智能工況診斷技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)診斷，自動(dòng)控制，無(wú)人值守，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控，防盜報(bào)警，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理。螺桿泵智能工況診斷技術(shù)能帶來(lái)極大的便利和安全，所以如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能的螺桿泵工況診斷、提高油田開(kāi)采系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和管理水平，是當(dāng)下急需探索的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：螺桿泵;智能;診斷技術(shù)

前言：

在油田中應(yīng)用螺桿泵智能工況診斷技術(shù)，需要完善螺桿泵配套工藝，提高螺桿泵攜砂能力等手段，促進(jìn)油田螺桿泵采油技術(shù)水平。雖然在現(xiàn)階段的油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面取得了很大的成績(jī)，但也存在著一些問(wèn)題，比如調(diào)參不合理、不及時(shí)導(dǎo)致了系統(tǒng)效率較低，電流、套壓、扭矩偏高導(dǎo)致了設(shè)備故障甚至發(fā)生事故。所以技術(shù)人員應(yīng)積極研究螺桿泵技術(shù)并實(shí)現(xiàn)在油田中的應(yīng)用。

一、油井工況實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)技術(shù)原理

螺桿泵智能工況診斷技術(shù)的原理是：真正實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和準(zhǔn)確控制螺桿泵井的動(dòng)液面、電流、扭矩、套壓、轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量、實(shí)時(shí)診斷、在線(xiàn)調(diào)參以及及時(shí)處理問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)包括的四個(gè)子系統(tǒng)分別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)螺桿泵井的動(dòng)液面、扭矩、軸向力、電流、電功率、轉(zhuǎn)速等工況數(shù)據(jù)的在線(xiàn)檢測(cè)，跟蹤系統(tǒng)需要分析數(shù)據(jù)并計(jì)算，實(shí)時(shí)跟蹤螺桿泵井的工作狀態(tài)，計(jì)算出它的供液情況、載荷情況、抽汲情況及變化規(guī)律，控制系統(tǒng)是通過(guò)變頻調(diào)速器保持螺桿泵采油的工作效率，遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)需要進(jìn)行信息傳輸和遠(yuǎn)程控制，將油井的異常情況用短信息發(fā)送給管理者。螺桿泵工況常見(jiàn)的診斷方法有電流法診斷、憋壓法診斷、扭矩法診斷、液量變化法診斷這幾項(xiàng)。

二、技術(shù)特點(diǎn)

這項(xiàng)系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)液面，通過(guò)對(duì)動(dòng)液面的監(jiān)測(cè)，防止油井沉沒(méi)度較低時(shí)抽空，出現(xiàn)燒泵現(xiàn)象;跟蹤測(cè)量并分析電流、有功功率、動(dòng)液面、供液情況等，判斷結(jié)蠟、桿斷、偏磨等現(xiàn)象的出現(xiàn)或趨勢(shì)，根據(jù)結(jié)蠟的原因，制定熱洗制度，防止斷桿，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏磨，避免管漏，延長(zhǎng)使用期限和檢泵周期;優(yōu)化和設(shè)計(jì)螺桿泵井的設(shè)計(jì)，采用變頻自動(dòng)調(diào)速或停機(jī)，減少損壞螺桿泵井;使用遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控，將螺桿泵的原始信息傳輸?shù)娇刂乒芾碇行?，信息、調(diào)參、故障報(bào)警等可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，保存油井的工作參數(shù)等信息，方便人們的檢索和查閱。

三、軟件構(gòu)成及功能

螺桿泵工況診斷技術(shù)需要建立電參數(shù)推算光桿扭矩理論模型，將電參數(shù)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)化成扭矩曲線(xiàn)，這時(shí)能夠得到扭矩因時(shí)間而變化的曲線(xiàn)，再進(jìn)行相關(guān)的理論分析，將典型工況下的特征值抽取出來(lái)，建立典型的工況光桿扭矩特征集，進(jìn)一步實(shí)時(shí)診斷螺桿泵井工況，進(jìn)而形成螺桿泵采油井實(shí)時(shí)工況診斷軟件系統(tǒng)。這個(gè)軟件系統(tǒng)有這幾個(gè)板塊組成，分別是螺桿泵井管理，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查詢(xún)，其中包括了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、流體物性、電機(jī)以及螺桿泵設(shè)備數(shù)據(jù)的管理。工況診斷，首先記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，直接導(dǎo)入油井流量自動(dòng)檢測(cè)裝置、油套壓采集裝置采集的產(chǎn)液量、轉(zhuǎn)速、油套壓數(shù)據(jù)，手動(dòng)輸入其他數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)全部錄入完畢后，在扭矩計(jì)算、動(dòng)液面計(jì)算、扭矩在線(xiàn)診斷的基礎(chǔ)上，診斷分析油井。生產(chǎn)優(yōu)化分析，得到油井的診斷分析結(jié)果之后，優(yōu)化分析并進(jìn)行設(shè)計(jì)油井的產(chǎn)能，制作一份產(chǎn)能優(yōu)化方案，對(duì)油井的生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。幫助這一板塊的存在是為新用戶(hù)而提供的，它主要的功能是系統(tǒng)的介紹系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各功能的操作步驟以及用戶(hù)在操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題和相關(guān)解決措施。

四、井下工況診斷過(guò)程及方法

螺桿泵井下工況大多采用常規(guī)的初級(jí)診斷方法，這是井下工況診斷的主要手段，電流法、憋壓法及扭矩法是其中最常見(jiàn)的診斷方法，但它們雖然能夠大致判斷出現(xiàn)故障的類(lèi)型，卻很難準(zhǔn)確診斷井下泵的工作狀態(tài)，比如電流法主要有這幾點(diǎn)原因：地面電機(jī)電流的影響因素太多，容易出現(xiàn)變化。受供電電壓的波動(dòng)影響，油田供電的電網(wǎng)比較分散，電線(xiàn)較長(zhǎng)，周邊工廠大型機(jī)械設(shè)備都靠電力驅(qū)動(dòng)，容易引起電壓的大幅度波動(dòng);油田井內(nèi)結(jié)蠟狀況、動(dòng)液面高低變化、泵的磨損情況等也會(huì)影響診斷的準(zhǔn)確性，而這些因素又在時(shí)時(shí)變化著，加大了診斷的難度;油管漏失、螺桿泵定子橡膠脫落、管脫、桿脫等不同的井下事故導(dǎo)致電流時(shí)刻變化。這些因素發(fā)生時(shí)不是單一出現(xiàn)的，經(jīng)常會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，所以想要依靠電流法判斷井下泵的工作狀況是難以實(shí)現(xiàn)的。

五、螺桿泵井下工況類(lèi)型診斷

螺桿泵工況診斷技術(shù)在油田應(yīng)用中主要會(huì)出現(xiàn)這幾種工況類(lèi)型：螺桿泵井下工況正常運(yùn)行時(shí)，泵效、沉沒(méi)度、電流等各項(xiàng)參數(shù)在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，診斷的表現(xiàn)為憋泵起壓正常，泵停后壓力不降低。桿斷脫、管脫工況，計(jì)量無(wú)產(chǎn)量，動(dòng)液面上升，診斷表現(xiàn)為憋泵不起壓，盤(pán)車(chē)沒(méi)有反彈力，管脫井的油壓與套壓相同。泵漏失、管漏失工況：泵效逐漸下降，動(dòng)液面逐漸上升，診斷表現(xiàn)為憋泵起壓慢，泵停后壓力下降，電流逐漸下降。結(jié)蠟工況：泵效逐漸下降，動(dòng)液面逐漸升高，診斷表現(xiàn)為憋泵起壓慢，停泵后壓力不降低，電流升高。工作參數(shù)偏低：泵效比較高，而動(dòng)液面很淺或只在井口，電流較低，憋泵正常。工作參數(shù)偏高：泵效較低，電流較高，動(dòng)液面較低，沉沒(méi)度小甚至接近泵吸入口井，憋泵正常。定子橡膠溶脹工況的診斷表現(xiàn)為定轉(zhuǎn)子過(guò)盈偏大于正常值，泵效正常，動(dòng)液面正常。定子脫膠工況的診斷表現(xiàn)為泵效急下降，動(dòng)液面上升，電流下降并引起波動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)：

螺桿泵智能工況診斷技術(shù)具有效率高，占地面積少，安裝、維護(hù)參數(shù)方便、井況適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在油田開(kāi)采中的應(yīng)用取得了良好的效果，能夠?yàn)樯a(chǎn)管理帶來(lái)極大的便利，其中也隱藏著較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，所以這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。雖然目前還有很多技術(shù)難題，但通過(guò)一直以來(lái)的不斷總結(jié)和升級(jí)，已經(jīng)能取得很好地經(jīng)濟(jì)效益。

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