梅云 葉勇華河南油田機(jī)械制造有限公司江漢機(jī)械研究所

常規(guī)抽油機(jī)信息化的改造

梅云1葉勇華21河南油田機(jī)械制造有限公司2江漢機(jī)械研究所

游梁平衡調(diào)節(jié)裝置主要由擺動(dòng)臂、小齒輪、減速電機(jī)、扇形齒輪和平衡臂組成。近年河南油田進(jìn)行了CYJ8—3.6—37HB型抽油機(jī)的信息化改造，主要完成了在游梁上增加游梁平衡調(diào)節(jié)裝置，安裝角位移傳感器及載荷傳感器，調(diào)試控制柜等工作。優(yōu)化取消了曲柄上的四塊平衡塊，不但令整機(jī)重量得到明顯降低，還簡(jiǎn)化了加工工藝，降低了生產(chǎn)成本。游梁平衡調(diào)節(jié)裝置安裝后，整機(jī)的平衡性得到明顯提高，抽油機(jī)啟動(dòng)電流和功率也相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)的功率從30kW降低到18.5kW。抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，控制柜控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡度值，使電動(dòng)機(jī)始終處在較為平穩(wěn)的工作狀態(tài)，節(jié)能降耗效果明顯，并可實(shí)行遠(yuǎn)程啟停抽油機(jī)。

抽油機(jī)；游梁平衡調(diào)節(jié)裝置；遠(yuǎn)程站控系統(tǒng)；改造；節(jié)能

隨著油田的不斷勘探開發(fā)，油區(qū)分布面積越來(lái)越大，油井也呈現(xiàn)分散趨勢(shì)，給油田原油的生產(chǎn)管理帶來(lái)了很大難度。信息化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為油田的信息化管理提供了可能，這樣現(xiàn)場(chǎng)的常規(guī)抽油機(jī)信息化改造工作就提上了日程。通過(guò)信息化改造，可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)本地操作及遠(yuǎn)程操作，可以更加準(zhǔn)確地獲得抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并能通過(guò)控制柜里的集成軟件遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)啟動(dòng)、停止，平衡調(diào)節(jié)及沖次值設(shè)定工作。

1 整體結(jié)構(gòu)形式

常規(guī)抽油機(jī)經(jīng)信息化改造后主要有以下幾部分組成：①常規(guī)型游梁式抽油機(jī)；②游梁平衡調(diào)節(jié)裝置，包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元，具備手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，調(diào)整平衡重的矢量矩，從而實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；③智能化變頻控制柜；④油田遠(yuǎn)程站控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)控制；⑤檢測(cè)元器件，載荷傳感器、位移傳感器等。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

游梁平衡調(diào)節(jié)裝置見圖1，其主要由擺動(dòng)臂、小齒輪、減速電機(jī)、扇形齒輪和平衡臂組成。該裝置特點(diǎn)如下：

（1）工頻狀態(tài)下不改變抽油機(jī)原有運(yùn)行模式。

（2）游梁平衡調(diào)節(jié)裝置采用重型齒輪結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)臂周向運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)線路，力矩直線升降、控速便捷，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)沖擊。載荷傳感器和角位移傳感器采集信號(hào)，傳輸?shù)娇刂乒?，控制柜?jīng)過(guò)邏輯判斷發(fā)出的指令，驅(qū)動(dòng)平衡電機(jī)做相應(yīng)正反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)擺動(dòng)錘位置，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的平衡度值。當(dāng)平衡度達(dá)到規(guī)定值時(shí)(平衡度可達(dá)95%左右），抽油機(jī)電機(jī)出力均勻，電流波峰、波谷有效減小，電流穩(wěn)定；同時(shí)電機(jī)的發(fā)電效應(yīng)也相應(yīng)降低，對(duì)電網(wǎng)的沖擊減小，并延長(zhǎng)主電機(jī)壽命，降低能源消耗。

圖1 游梁平衡調(diào)節(jié)裝置1—擺動(dòng)錘；2—小齒輪；3—減速電機(jī)；4—扇形齒輪；5—平衡臂

（3）智能化變頻控制柜根據(jù)示功圖或泵充滿度與軟件設(shè)定的沖次匹配關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)計(jì)算泵效，得出最佳沖次，發(fā)指令給變頻器，自動(dòng)調(diào)整電機(jī)速度，調(diào)節(jié)沖次；也可旋轉(zhuǎn)手動(dòng)沖次調(diào)節(jié)旋鈕改變電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)，節(jié)抽油機(jī)的沖次。沖次調(diào)節(jié)控制面板見圖2。

圖2 沖次調(diào)節(jié)控制面板

3 性能特點(diǎn)

3.1 基本功能

通過(guò)控制柜操作面板，控制抽油機(jī)的啟動(dòng)、停止，參數(shù)設(shè)置，平衡及沖次調(diào)節(jié)工作；通過(guò)站控軟件控制抽油機(jī)的啟動(dòng)、停止，平衡調(diào)節(jié)及沖次值設(shè)定工作。

3.2 遠(yuǎn)程站控功能

遠(yuǎn)程站控系統(tǒng)是油田信息化管理系統(tǒng)的重要組成部分，利用現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集處理，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)代替人工巡井抄錄，減輕值班人員工作壓力，提高工作效率，便于規(guī)范化管理。站控系統(tǒng)利用組態(tài)軟件開發(fā)，將功能代碼及數(shù)據(jù)處理結(jié)果全部轉(zhuǎn)化成可視化界面按鈕或圖形，生成安裝包時(shí)集成SQL2005數(shù)據(jù)庫(kù)，將采集數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，隨時(shí)調(diào)用分析，操作簡(jiǎn)單方便，值班人員只需熟悉電腦操作即可迅速掌握，無(wú)需特殊培訓(xùn)?？筛鶕?jù)油田需要將油井參數(shù)、電參數(shù)采集并遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)控站。

（1）登錄界面。操作人員輸入用戶名及密碼登陸系統(tǒng)，部分功能設(shè)定了管理權(quán)限，只有管理員才能操作。

（2）主頁(yè)。通過(guò)屏幕畫面左上方單選按鈕選擇油井號(hào)，此油井的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)以模擬動(dòng)畫形式顯示在右上方模擬電腦屏幕上，右下方顯示此油井電參數(shù)、井參數(shù)、參數(shù)設(shè)置及控制按鈕?？稍趨?shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)文本框內(nèi)設(shè)置參數(shù)，點(diǎn)擊控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的啟動(dòng)、停機(jī)、平衡調(diào)整。指示燈顯示抽油機(jī)的工作狀態(tài)，指示燈靜止表示抽油機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，閃爍表示抽油機(jī)處于工作狀態(tài)。

（3）示功圖分析?？衫L制相應(yīng)抽油機(jī)的地面示功圖，值班人員也可根據(jù)需要將示功圖以圖片的形式保存（只適用于油井現(xiàn)場(chǎng)）。

（4）采油量分析。將各油井采油量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用戶可查詢以往某個(gè)時(shí)間段內(nèi)各油井的采油量，監(jiān)控系統(tǒng)可將其轉(zhuǎn)化成柱狀圖和平面圖方便用戶直觀查看。

（5）報(bào)警管理?？筛鶕?jù)用戶實(shí)際要求，分配報(bào)警區(qū)域、報(bào)警類型和報(bào)警內(nèi)容（必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)配）。

（6）報(bào)表查看?？刹榭茨骋豢诰娜债a(chǎn)液量和月產(chǎn)液量并形成報(bào)表，用戶可根據(jù)需要將報(bào)表打?。ㄖ贿m用油井現(xiàn)場(chǎng)）。

（7）操作日志。記錄值班人員的值班情況，可根據(jù)需要顯示登錄時(shí)間、注銷時(shí)間及值班人姓名，也可將日志表直接打印。

（8）應(yīng)急操作。針對(duì)信號(hào)不穩(wěn)定造成的指令下達(dá)不復(fù)位情況，值班人員可以查看當(dāng)前指令狀態(tài)，點(diǎn)擊相應(yīng)復(fù)位按鈕使控制命令復(fù)位，避免指令卡死造成下達(dá)指令失效。復(fù)位控制面板見圖3。

圖3 復(fù)位控制面板

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

近年河南油田進(jìn)行了CYJ8—3.6—37HB型抽油機(jī)的信息化改造，主要完成了在游梁上增加游梁平衡調(diào)節(jié)裝置，安裝角位移傳感器及載荷傳感器，調(diào)試控制柜等工作。改造后的抽油機(jī)經(jīng)過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行與試驗(yàn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）優(yōu)化取消了曲柄上的四塊平衡塊，不但令整機(jī)重量得到明顯降低，還簡(jiǎn)化了加工工藝，降低了生產(chǎn)成本。

（2）游梁平衡調(diào)節(jié)裝置安裝后，整機(jī)的平衡性得到明顯提高，抽油機(jī)啟動(dòng)電流和功率也相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)的功率從30kW降低到18.5kW。

（3）抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，控制柜控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī)平衡度值，使電動(dòng)機(jī)始終處在較為平穩(wěn)的工作狀態(tài)，電機(jī)電流與改造前對(duì)比明顯降低，節(jié)能降耗效果明顯，并可實(shí)行遠(yuǎn)程啟停抽油機(jī)。

（4）改造前抽油機(jī)沖次為2、3、4次三種，靠人工更換皮帶輪調(diào)整沖次；改造后沖次為2～4次無(wú)級(jí)調(diào)整，只用旋轉(zhuǎn)旋鈕調(diào)整即可，安全方便快捷。

5 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)大多數(shù)油田井場(chǎng)安裝的都是常規(guī)型抽油機(jī)，隨著使用時(shí)間的增加，現(xiàn)場(chǎng)管理難度大、能耗高，維護(hù)、管理人員不足的情況不斷出現(xiàn)。在這種情況下，對(duì)油田在用常規(guī)型抽油機(jī)進(jìn)行信息化改造，既有利于各油田的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，又可以有效降低巡井人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率；同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后還可以大幅度降低能耗，節(jié)能效果明顯。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.002