錢(qián)犇

（大慶油田裝備制造集團(tuán)采油裝備制造分公司，黑龍江 大慶 163000）

在油田開(kāi)采過(guò)程中，主要耗能設(shè)備為機(jī)械采油設(shè)備，其中抽油機(jī)超過(guò)90%，所以，抽油機(jī)的能耗情況對(duì)油田的整體能耗造成了較大的影響。在當(dāng)前抽油機(jī)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，存在功率過(guò)高、效率偏低，而且平衡效果較差。為了能夠使這些問(wèn)題得到解決，應(yīng)該對(duì)數(shù)字化抽油機(jī)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，了解其中的優(yōu)勢(shì)和不足，以保障抽油機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使抽油機(jī)的運(yùn)行效率得到提升，以此促進(jìn)油田的生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)效益。

1 數(shù)字化抽油機(jī)概述

由智能化控制柜和游梁式抽油機(jī)共同組成數(shù)字化抽油機(jī)，將更多內(nèi)容和模塊融入游梁式抽油機(jī)中，主要包括控制模塊和實(shí)時(shí)采集模塊，以加強(qiáng)對(duì)抽油機(jī)的監(jiān)控和管理，盡可能地減少抽油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障的概率，對(duì)抽油機(jī)中存在的安全隱患進(jìn)行及時(shí)排查，通過(guò)遠(yuǎn)程控制能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)進(jìn)行停機(jī)處理，避免發(fā)生更加嚴(yán)重的安全事故，保障抽油機(jī)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)字化抽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)較為突出，與常規(guī)抽油機(jī)存在較大的差異，數(shù)字化抽油機(jī)的應(yīng)用能夠有效降低工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)施自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸和采集，通過(guò)分析抽油機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際數(shù)據(jù)和參數(shù)，能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的控制和調(diào)整，使抽油機(jī)系統(tǒng)一直維持高效運(yùn)行的狀態(tài)，使生產(chǎn)效率有效提升。目前，在油田生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用數(shù)字化抽油機(jī)，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的抽油機(jī)，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)提高油田開(kāi)采效率。在油田生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)相關(guān)管理措施進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，能夠提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，確保抽油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 數(shù)字化抽油機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將數(shù)字化抽油機(jī)應(yīng)用于油田開(kāi)采工作中，具有良好的數(shù)據(jù)采集功能。在開(kāi)展井下作業(yè)時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)收集抽油機(jī)的電壓和電流，也會(huì)收集抽油機(jī)的輸出功率，做好機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控工作，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的分析和整理。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，能夠?qū)⒊橛蜋C(jī)的實(shí)際參數(shù)傳輸?shù)斤@示界面，相關(guān)監(jiān)督管理人員能夠更加清晰地了解抽油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，以提高數(shù)字化抽油機(jī)的應(yīng)用效率和應(yīng)用質(zhì)量。

數(shù)字化抽油機(jī)與傳統(tǒng)抽油機(jī)在控制方面存在較大的差異。在數(shù)字化抽油機(jī)中，包括手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等諸多方式。在采油作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中，施工人員能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析和研究，并選擇合適的控制方式。抽油機(jī)啟動(dòng)后能夠通過(guò)多種方式進(jìn)行操作，這三種方式都能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，從而使抽油機(jī)控制的效率得到提升，也使抽油機(jī)控制技術(shù)具有較強(qiáng)的便捷性。

數(shù)字化抽油機(jī)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)功能和自動(dòng)監(jiān)控功能較強(qiáng)。抽油機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠加強(qiáng)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的分析，通過(guò)分析結(jié)果能夠了解抽油機(jī)的運(yùn)行情況和運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)分析情況做好適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的平衡，提高抽油機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。而且應(yīng)用數(shù)字化抽油機(jī)還能夠加強(qiáng)對(duì)減速箱的控制，提高抽油機(jī)的采油質(zhì)量，使其達(dá)到相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，也能夠使其實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。

數(shù)字化抽油機(jī)具有較強(qiáng)的監(jiān)測(cè)功能，能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)運(yùn)行沖次進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，同時(shí)，能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)信息傳輸?shù)娇刂平缑?，控制人員能夠根據(jù)油田的實(shí)際需求對(duì)抽油機(jī)的參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。數(shù)字化抽油機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中，也可以對(duì)沖次進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，合理地應(yīng)用自動(dòng)檢測(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油井開(kāi)采工作和沖次次數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)到最佳的開(kāi)采方案，在降低能耗的同時(shí)，可以提高采油產(chǎn)量。

數(shù)字化抽油機(jī)控制系統(tǒng)可以有效監(jiān)測(cè)運(yùn)行過(guò)程中存在的異常數(shù)據(jù)，同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，做好相應(yīng)的自我防護(hù)和自我保護(hù)措施，根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況開(kāi)啟警報(bào)功能和提示功能，使管理人員加強(qiáng)關(guān)注，并對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。數(shù)字化抽油機(jī)控制系統(tǒng)中包括多種功能，分別為過(guò)流保護(hù)功能、超速保護(hù)功能、短路保護(hù)功能、超載保護(hù)功能和雷擊保護(hù)功能等，這些功能的存在，可以確保數(shù)字化抽油機(jī)在油田開(kāi)采過(guò)程中的穩(wěn)定運(yùn)行，提高油田的開(kāi)采質(zhì)量和開(kāi)采效率，促進(jìn)油田行業(yè)的發(fā)展，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

數(shù)字化抽油機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中具有兩種控制回路，包括變頻控制回路和工頻控制回路，都對(duì)抽油機(jī)能夠起到有效保護(hù)作用。在抽油機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，變頻控制回路能夠使啟動(dòng)電流有效降低，提高抽油機(jī)啟動(dòng)的安全性。變頻控制回路還能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效控制，避免抽油機(jī)的內(nèi)部電路，出現(xiàn)異常運(yùn)行和超負(fù)荷的情況。

3 數(shù)字化抽油機(jī)在機(jī)械采油中的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)技術(shù)

抽油機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中，會(huì)受到多方力的沖擊和影響，導(dǎo)致懸點(diǎn)處荷載發(fā)生較大的變化，如果不能采用合理的方法對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行平衡，就會(huì)導(dǎo)致抽油機(jī)的運(yùn)行效率大幅度下降，還會(huì)縮短電動(dòng)機(jī)和減速箱的使用壽命。如果抽油機(jī)長(zhǎng)期處于不平衡的狀態(tài)，會(huì)對(duì)各個(gè)連接螺栓造成影響，甚至可能會(huì)出現(xiàn)螺栓斷裂的情況和抽油機(jī)翻機(jī)事故。為了對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行有效解決，可以將數(shù)字化抽油機(jī)應(yīng)用其中。數(shù)字化抽油機(jī)中的自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)裝置具有操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便和可靠性高等諸多優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)抽油機(jī)運(yùn)行狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡狀態(tài)。抽油機(jī)平衡調(diào)節(jié)裝置中包括諸多配件，分別為旋轉(zhuǎn)梁、渦輪絲桿升降機(jī)、支座、固定梁等，通過(guò)這些配件的相互配合和相互協(xié)調(diào)，能夠有效實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的自動(dòng)化平衡。

3.2 最佳沖次判定和調(diào)節(jié)技術(shù)

對(duì)油井工況最主要的判斷依據(jù)就是油井示功圖，通過(guò)對(duì)油井示功圖進(jìn)行分析，能夠?qū)τ途漠a(chǎn)量進(jìn)行明確。所以通過(guò)對(duì)供液能力示功圖和理論示功圖比值進(jìn)行分析，能夠?qū)τ途┮耗芰M(jìn)行有效判斷，也能夠根據(jù)相關(guān)數(shù)值和參數(shù)開(kāi)展抽油機(jī)沖次的自動(dòng)控制。為了能夠?qū)Τ橛蜋C(jī)的數(shù)據(jù)采集工作、運(yùn)算工作和控制工作進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，可以將最佳沖次判定技術(shù)和相關(guān)裝置應(yīng)用于數(shù)字化抽油機(jī)中。首先，需要了解目前此種情況下抽油機(jī)的荷載位移功圖，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，能夠了解當(dāng)前抽油機(jī)的產(chǎn)液量。其次，要對(duì)抽油機(jī)沖次進(jìn)行改變，然后再對(duì)示功圖進(jìn)行重新獲取，通過(guò)相應(yīng)計(jì)算能夠得到對(duì)應(yīng)的產(chǎn)液量。最后，將兩次所得產(chǎn)液量進(jìn)行對(duì)比，如果比值小于1，則為最佳沖次，如果比值大于1，需要重復(fù)以上步驟，直到比值小于1。在容量較小的抽油機(jī)智能控制柜中，可以實(shí)現(xiàn)最佳沖次判定程序的穩(wěn)定運(yùn)行。由于在應(yīng)用過(guò)程中采用的是產(chǎn)液量的相對(duì)變化值，而不是絕對(duì)值，所以在改變前后和油井參數(shù)相關(guān)的方程計(jì)算比值可以忽略，只需要荷載位移功圖的變化情況進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化抽油機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)控制和數(shù)據(jù)采集，減少對(duì)上位機(jī)的依賴(lài)，能夠使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性顯著提升。

3.3 智能控制技術(shù)

在當(dāng)前油田采油過(guò)程中，常見(jiàn)的采油方式為有桿泵抽油。這種結(jié)構(gòu)主要分為三部分，分別為抽油桿柱、井下抽油泵和地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備。其中，地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備又可以稱(chēng)為抽油機(jī)，是由減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、平衡塊和游梁等諸多部分共同組成的。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)帶動(dòng)減速器和平衡塊共同運(yùn)動(dòng)，使驢頭呈現(xiàn)出圓弧狀，確保安裝在驢頭上方的吊繩進(jìn)行有效運(yùn)動(dòng)，驢頭與平衡塊朝著相反的方向運(yùn)動(dòng)，在雙方力矩基本相同的情況下，一方提高勢(shì)能，可以正好對(duì)另一方釋放的勢(shì)能進(jìn)行吸收，所以只需要對(duì)抽油機(jī)的平衡進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，除了機(jī)械磨損外，電機(jī)所有做功，都能夠用來(lái)提高液油的勢(shì)能。但是，抽油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在發(fā)電問(wèn)題和周期性交變荷載問(wèn)題，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，只能通過(guò)負(fù)載特性進(jìn)行充分考慮和控制。

井下抽油泵屬于一種較為特殊的往復(fù)泵，能夠使動(dòng)力從地面抽油桿傳遞到井下，實(shí)現(xiàn)抽油桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。抽油泵中主要包括柱塞、泵筒、游動(dòng)閥、固定閥等組成。在上沖程過(guò)程中，下腔容積逐漸增大，降低壓力，通過(guò)上下壓差能夠打開(kāi)固定閥，使原油進(jìn)入下腔中。此時(shí)，在上下壓差的作用下，使游動(dòng)閥關(guān)閉，將上腔內(nèi)的原油排放到地面。在下沖程過(guò)程中與之相反，柱塞通過(guò)一上一下實(shí)現(xiàn)一次循環(huán)，在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行反復(fù)循環(huán)。在抽油工作開(kāi)展過(guò)程中，最直接的設(shè)備就是抽油泵，對(duì)抽油泵的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率不斷提升，能夠提高石油開(kāi)采量，促進(jìn)石油行業(yè)的發(fā)展。

智能控制屬于一種混合控制模式，其中不僅包括數(shù)字解析模型，同時(shí)也包括非數(shù)字廣義模型。智能控制對(duì)象主要包括具有不完全性、復(fù)雜性和模糊性的非數(shù)學(xué)過(guò)程。通過(guò)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析和推理，對(duì)求解過(guò)程進(jìn)行啟發(fā)和引導(dǎo)。智能控制技術(shù)中最主要的內(nèi)容并不是數(shù)學(xué)模型，而是對(duì)任務(wù)進(jìn)行處理以及世界模型的符號(hào)、描述、環(huán)境識(shí)別和推理機(jī)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。智能控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)在于智能機(jī)模型，而非常規(guī)控制器。智能控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)功能，能夠?qū)σ粋€(gè)環(huán)境和過(guò)程中的位置特征進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，從中得到了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，以此做好進(jìn)一步的分類(lèi)和控制工作，從而改善整體性能。智能控制系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，正視能力是不依賴(lài)模型的自適應(yīng)。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)異常和故障，系統(tǒng)能夠?qū)收线M(jìn)行自動(dòng)檢查和分析，也能夠進(jìn)行自我修復(fù)。智能控制系統(tǒng)對(duì)于一些較為分散的成本信息和復(fù)雜任務(wù)都有較強(qiáng)的協(xié)調(diào)能力，而且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還具有一定的靈活性和主動(dòng)性。

3.4 節(jié)能技術(shù)

由于當(dāng)前油田開(kāi)采過(guò)程中，所應(yīng)用的抽油機(jī)消耗能量較大，所以節(jié)能問(wèn)題已經(jīng)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。對(duì)抽油裝置的電機(jī)進(jìn)行合理選擇，能夠?qū)?jié)能工作具有重要影響。抽油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)通常處于輕載狀態(tài)，運(yùn)行功率和運(yùn)行效率都相對(duì)較低。主要是由于抽油機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，和三相異步電動(dòng)機(jī)的特性不符，將變頻調(diào)速器應(yīng)用其中，能夠提高矢量控制效率，同時(shí)根據(jù)抽油機(jī)的特點(diǎn)可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，不僅能夠減少電流，還能夠提高系統(tǒng)的功率，有效降低變壓器的負(fù)擔(dān)，也對(duì)線損問(wèn)題進(jìn)行有效緩解。可以通過(guò)調(diào)整機(jī)械來(lái)對(duì)抽油機(jī)的沖程頻次進(jìn)行合理調(diào)整，在調(diào)整完成后不能隨意更改。變頻調(diào)速能夠根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)的轉(zhuǎn)速的適當(dāng)調(diào)整，對(duì)整泵的滿(mǎn)意度進(jìn)行調(diào)整，提高抽油機(jī)的運(yùn)行效率，提高原油產(chǎn)量，減少功率消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

總體而言，數(shù)字化抽油機(jī)是當(dāng)前采油工作當(dāng)中較為先進(jìn)的設(shè)備。數(shù)字化抽油機(jī)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、傳感器和集成電路等內(nèi)容融入其中。數(shù)字化抽油機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有諸多優(yōu)勢(shì)，本文針對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行分析，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，優(yōu)化控制方法，提高自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，而且還能夠?qū)ψ詣?dòng)監(jiān)測(cè)功能進(jìn)行優(yōu)化和完善。通過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)采油工作中存在的諸多問(wèn)題進(jìn)行有效解決，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高油田的開(kāi)采效率，提高石油行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。