杜衛(wèi)鋒+周婷+田剛

摘 要：隨著石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為將石油提升至地面的重要設(shè)備—抽油機(jī)也得到了較大的改良。由長慶油田公司設(shè)計(jì)的第三代數(shù)字化抽油機(jī)具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能，真正達(dá)到節(jié)能無人值守、高效節(jié)能、自動調(diào)節(jié)、維護(hù)方便，已經(jīng)在現(xiàn)場普遍應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；抽油機(jī)；自動；智能；遠(yuǎn)程

一、第三代數(shù)字化抽油機(jī)功能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（一）功能特點(diǎn)

1、油井參數(shù)、電參數(shù)采集和傳輸。采集電動機(jī)電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)等電參數(shù)，采集井口載荷，采集抽油機(jī)的沖次、沖程、平衡度等參數(shù)，并對采集的參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)本地讀取、計(jì)算，將站控系統(tǒng)所需參數(shù)和示功圖進(jìn)行通訊傳輸。

2、抽油機(jī)平衡度自動判定及調(diào)節(jié)。自動監(jiān)測并實(shí)時顯示抽油機(jī)的平衡狀況通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，將抽油機(jī)調(diào)整到最佳的平衡狀況，保持減速器扭矩運(yùn)行在允許范圍內(nèi)，同時達(dá)到節(jié)能的效果。

3、工作沖次的判定及調(diào)整。自動監(jiān)測并實(shí)時顯示抽油機(jī)的沖次。

4、多種控制方式。抽油機(jī)具有本地自動、本地手動和遠(yuǎn)程三種控制方式。啟停操作能夠通過本地手動和遠(yuǎn)程控制兩種方式實(shí)現(xiàn)。沖次、平衡調(diào)節(jié)操作可通過本地自動、本地手動和遠(yuǎn)程三種控制方式實(shí)現(xiàn)。

5、兩種控制回路。抽油機(jī)具備工頻和變頻兩種控制電路。變頻啟動能夠?qū)崿F(xiàn)“軟”啟動，降低了啟動電流，對電機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)，減小了對電網(wǎng)的沖擊。

6、超載和超限保護(hù)。抽油機(jī)控制系統(tǒng)具有超載、失載、缺相、過流、短路、超速、防雷擊、防閃斷等保護(hù)功能。

7、語音提示/報(bào)警。按照上位機(jī)指令，進(jìn)行語音提示和報(bào)警。

（二）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第三代數(shù)字化抽油機(jī)又稱游梁平衡無基礎(chǔ)抽油機(jī)，它是在游梁式抽油機(jī)上融合了信息技術(shù)、嵌入了傳感器、集成電路、軟件和其他元件，集成了油井功圖和電參數(shù)的采集和傳輸，具有沖次、平衡等參數(shù)隨工況自動調(diào)節(jié)的抽油機(jī)。

（三）控制系統(tǒng)

數(shù)字化智能控制柜是第三代數(shù)字化抽油機(jī)用以實(shí)現(xiàn)上述功能的關(guān)鍵位，其中控制面板由工頻和變頻轉(zhuǎn)換旋鈕、啟動和停止按鈕、復(fù)位按鈕、沖次調(diào)節(jié)旋鈕、平衡調(diào)節(jié)旋鈕、數(shù)字顯示模塊組成，用于實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)控制以及調(diào)整操作選擇?？刂颇K：實(shí)現(xiàn)本機(jī)站控系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)據(jù)通信、邏輯運(yùn)算的控制單元，主要包括RTU、三相電參模塊、語音模塊和數(shù)據(jù)通信模塊。變頻器：是實(shí)現(xiàn)油井沖次自動調(diào)節(jié)、電機(jī)啟動和智能保護(hù)的控制電器，主要包括變頻器、制動單元和制動電阻。工頻和變頻回路：是繼電器、開關(guān)等電器元件組成，變頻器發(fā)生故障時，系統(tǒng)可自動切換到工頻狀態(tài)。也可人工進(jìn)行工頻、變頻的相互切換。具有電機(jī)過載保護(hù)、電流限幅、輸入缺相檢測、輸出缺相檢測、加速過流減速過流、恒速過流、接地故障檢測、散熱器過載、變頻器過載、負(fù)載短路等多項(xiàng)保護(hù)功能。

二、第三代數(shù)字化抽油機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用效果評價(jià)

1、節(jié)能效果顯著。以山平4-4井為例，在保證工作制度的情況下，對比常規(guī)抽油機(jī)和第三代數(shù)字化抽油機(jī)，節(jié)能效果見表1：

由此可見數(shù)字化抽油機(jī)在同樣參數(shù)的情況下節(jié)能效果非常顯著節(jié)能效果在40.5%以上。

2、平衡、沖次調(diào)節(jié)智能、方便、有效。第三代數(shù)字化抽油機(jī)從可以依靠自動調(diào)節(jié)功能以及手動調(diào)節(jié)功能對抽油機(jī)的平衡以及沖次進(jìn)行方便的調(diào)節(jié)。

3、遠(yuǎn)程控制可實(shí)現(xiàn)無人值守

4、兩重控制回路選擇以及系統(tǒng)保護(hù)

三、存在問題

1、第三代數(shù)字化抽油機(jī)使用適用于西北黃土高原野外環(huán)境，體積較常規(guī)抽油機(jī)小，且不同型號可滿足不同的安裝需求，無基礎(chǔ)，安裝快，投入小。但是正是由于該抽油機(jī)無基礎(chǔ)，除了對抽油機(jī)地基的制作合格外，另外一個較為重要的是地基周圍的排水系統(tǒng)是否通暢，否則地基將會發(fā)生同程度的軟化有坍塌的危險(xiǎn)。

2、第三代數(shù)字化抽油機(jī)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，模塊較多，控制電路元件較多，對于控制柜內(nèi)元件防塵有更高的要求，要求開關(guān)箱密封效果更好。

四、結(jié)論與認(rèn)識

目前應(yīng)用的第三代數(shù)字化抽油機(jī)適應(yīng)野外環(huán)境，安裝方便快捷，較常規(guī)抽油機(jī)成本低，速度快，施工難度小。最為顯著的優(yōu)點(diǎn)是在保證產(chǎn)量的情況下大幅減小用電量，有效節(jié)約能量?？梢酝ㄟ^對抽油機(jī)操作面板的按鈕式操作，實(shí)現(xiàn)對抽油機(jī)平衡和沖次的手動調(diào)節(jié)，節(jié)省了勞動力，更加安全和高效。實(shí)現(xiàn)了智能化控制，可根據(jù)油井的產(chǎn)液量，工況等，自動采集數(shù)據(jù)、分析、實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)至最優(yōu)平衡和沖次。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時采集和遠(yuǎn)程控制功能，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以對井場以及油井實(shí)時進(jìn)行監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)了井場無人值守。通過雙重控制回路系統(tǒng)以及過載、超載等，可有效減小特殊情況下的電故次數(shù)。但是該抽油機(jī)對于安裝環(huán)境的要求相較常規(guī)抽油機(jī)要高，主要體現(xiàn)在對地基周圍防水要求更高、對控制柜的防塵要求更高。要求在維護(hù)過程中地基周圍排水渠排水能力合格，管理過程中，注意柜內(nèi)的防塵。