摘要：在抽油機(jī)井生產(chǎn)過程中，通過對(duì)功圖進(jìn)行分析，對(duì)上下沖程進(jìn)行合理優(yōu)化，遠(yuǎn)程控制發(fā)動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井全過程動(dòng)態(tài)智能控制。該系統(tǒng)不僅能提高生產(chǎn)管理水平、降低勞動(dòng)效率，而且能夠增加原油產(chǎn)量、降低能源消耗。

關(guān)鍵詞：zigbee；抽油機(jī)井；示功圖；飽滿度

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）16-3877-02

隨著油田地面工藝優(yōu)化簡(jiǎn)化的深入，對(duì)油田生產(chǎn)管理提出了更高的要求?！案畚髂Ｊ健被緦?shí)現(xiàn)了油井的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為油田生產(chǎn)管理提供了科學(xué)的依據(jù)。但是如何利用監(jiān)測(cè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)油井的遠(yuǎn)程控制，達(dá)到系統(tǒng)真正閉環(huán)自動(dòng)運(yùn)行，尚未真正實(shí)施。

智能控制旨在解決以下幾個(gè)問題：

1）抽油機(jī)井的生產(chǎn)參數(shù)不協(xié)調(diào)，部分油井在供液不足的情況下仍采用較高的沖次，不僅導(dǎo)致泵效較低，同時(shí)增大了懸點(diǎn)載荷，影響了系統(tǒng)采收效率的提升；

2）部分油井的拖動(dòng)系統(tǒng)配置不合理，屬于高耗能產(chǎn)品，嚴(yán)重制約了效率的提高；

3）抽油機(jī)平衡度不合格。隨著抽油機(jī)生產(chǎn)載荷的變化，原來合格的平衡度也變得不平衡，因此也需要控制系統(tǒng)自動(dòng)的加以甄別，以變頻方式自適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的高效率。

1 技術(shù)原理及組成

1.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)共分為三個(gè)子系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)抽油機(jī)井工況采集子系統(tǒng)、抽油機(jī)井調(diào)控子系統(tǒng)、服務(wù)器專家分析子系統(tǒng)三部分組。現(xiàn)場(chǎng)工況采集子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)抽油機(jī)井工況的數(shù)據(jù)采集，并將該數(shù)據(jù)通過無線方式傳送到油田局域網(wǎng)服務(wù)器供專家分析子系統(tǒng)使用；服務(wù)器專家系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及工況進(jìn)行分析后，通過無線網(wǎng)絡(luò)將控制指令下發(fā)到抽油機(jī)調(diào)控子系統(tǒng)，由抽油機(jī)井調(diào)控子系統(tǒng)完成抽油機(jī)的工控參數(shù)調(diào)整，最終完成整個(gè)閉環(huán)調(diào)控系統(tǒng)。

抽油機(jī)井工況采集子系統(tǒng)除了有壓力、溫度、載荷及電量采集模塊外，還在抽油機(jī)井現(xiàn)場(chǎng)特別安裝了攝像頭，這是由于抽油機(jī)井調(diào)控子系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井的遠(yuǎn)程啟停。為了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)安排，該系統(tǒng)中配備了遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像頭，在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控的同時(shí)也可以對(duì)遠(yuǎn)井場(chǎng)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

抽油機(jī)井調(diào)控子系統(tǒng)由變頻和能量回饋單元組成，通過頻率來調(diào)整油井參數(shù)，能量回饋單元用于將抽油機(jī)下沖刺的能量回饋到電網(wǎng)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

服務(wù)器專家分析子系統(tǒng)，主要有數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、功圖數(shù)據(jù)分析診斷模塊以及指令決策模塊，這四部分共同完成現(xiàn)場(chǎng)工況數(shù)據(jù)的分析處理及決策指令的下發(fā)。

1.2系統(tǒng)工作原理

抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是帶負(fù)荷啟動(dòng)，啟動(dòng)力矩大。為了滿足最大轉(zhuǎn)扭的需求，同時(shí)為保證在結(jié)蠟、出砂和抽油機(jī)不平衡時(shí)有一定裕度，抽油機(jī)必須配備較大功率的電機(jī)、減速箱和變壓器。但是正常生產(chǎn)時(shí)抽油機(jī)驢頭承受的是周期性脈動(dòng)負(fù)荷，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷差值大，在一個(gè)沖程中相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，大部分井的運(yùn)行功率僅是電機(jī)裝機(jī)功率20～30%，即所謂的“大馬拉小車”，致使電機(jī)效率降低，能耗較高。

2 結(jié)論

經(jīng)過實(shí)際的生產(chǎn)試驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性，達(dá)到了節(jié)能降耗增產(chǎn)增收的預(yù)期效果，為抽油機(jī)井的智能變頻調(diào)控提供了一種新的實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1] 栗文洗.抽油機(jī)變頻控制柜數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研制[D].中國(guó)石油大學(xué)，2007.

[2] 林平.變頻控制系統(tǒng)集成模塊及其控制芯片技術(shù)的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

[3] 趙來軍，倪振文，職黎光，等.游梁式抽油機(jī)的智能化改造[J].石油機(jī)械，1999，27（4）.

[4] 孫耀杰，周非非?；谑竟D的抽油機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2013（1）.

[5] 孫源文.基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制[J].科技信息，2010（35）.