王強(qiáng) 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(jī)沖次自動調(diào)節(jié)技術(shù)研究與應(yīng)用

王強(qiáng) 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(jìn)步，油田的數(shù)字化程度不斷進(jìn)步和深化，我國現(xiàn)代化油田的各項指標(biāo)的采集和信息集成化的處理都是采用計算機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)進(jìn)行調(diào)解的技術(shù)，進(jìn)行抽油機(jī)自動調(diào)節(jié)技術(shù)的探討。

抽油機(jī)；沖次；自動調(diào)節(jié)

抽油機(jī)沖次的調(diào)節(jié)是提高油田生產(chǎn)效率的保障，在抽油機(jī)的控制中，引進(jìn)調(diào)速傳動后，可根據(jù)井下狀態(tài)調(diào)節(jié)抽油機(jī)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(jī)壽命。

1　抽油機(jī)沖次自動調(diào)節(jié)的理論基礎(chǔ)

要實現(xiàn)抽油機(jī)沖次的自動調(diào)節(jié)必須在電量的采集模塊進(jìn)行準(zhǔn)確采集，通過準(zhǔn)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(jī)的電壓調(diào)節(jié)電動機(jī)的功率，調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速中利用電壓變頻的方式進(jìn)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(chǔ)上每一個方波信號增加或減少相應(yīng)的時間就可以控制輸出電壓的幅值了，從而實現(xiàn)抽油機(jī)運行中沖刺的自動調(diào)節(jié)。

抽油機(jī)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(jìn)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(dá)的命令?，F(xiàn)代的技術(shù)中無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的應(yīng)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(shè)計會遇到較多具體問題。

2　現(xiàn)場試驗

抽油機(jī)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(jī)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(yīng)用相對穩(wěn)定，大部分應(yīng)用抽油機(jī)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(jìn)行抽油機(jī)實測功圖的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，通過科學(xué)的驗證，在抽油機(jī)的沖次變化中，隨著實際示功圖的變化能過準(zhǔn)確的做出自動交接的相應(yīng)。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(jī)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(jī)的沖次次數(shù)成一次函數(shù)增長，當(dāng)充滿系數(shù)在65%左右時，抽油機(jī)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(zhǔn)確的函數(shù)關(guān)系，在實際應(yīng)用中，自動調(diào)節(jié)的校準(zhǔn)曲線不斷的完善，能適應(yīng)更多的采油環(huán)境。

3　效益評價分析

（1）抽油機(jī)的平均耗電量 抽油機(jī)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(jī)中應(yīng)用的抽油桿的使用壽為600萬次左右，通過抽油機(jī)沖刺自動調(diào)結(jié)技術(shù)的應(yīng)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(jìn)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(jìn)行計算，每臺機(jī)器每年可以節(jié)約經(jīng)費5348人民幣。

4　結(jié)語

通過應(yīng)用自動調(diào)解技術(shù)的抽油機(jī)與傳統(tǒng)的抽油機(jī)進(jìn)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(zhǔn)，連續(xù)的進(jìn)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(shè)計的優(yōu)選、加強(qiáng)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(jī)使用電量的時時監(jiān)測，通過與傳統(tǒng)同型號抽油機(jī)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(jī)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(jī)的維護(hù)周期，在石油設(shè)備維護(hù)費用的節(jié)省上有了很大的提升。抽油機(jī)沖次自動調(diào)節(jié)技術(shù)的啟動和轉(zhuǎn)速的控制中應(yīng)用了先進(jìn)的變頻控制技術(shù)，提高了電動機(jī)的效率，一些伺服電機(jī)在抽油機(jī)中應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)變脈沖的方式進(jìn)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(jī)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(qiáng)，潘宏文，王秀華，等.調(diào)徑變矩抽油機(jī)在長慶油田的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（1）：95-97.