抽油机冲次自动调节技术研究与应用

王强 黄健勇 张春辉（长庆油田第三采油厂大水坑采油作业区， 宁夏 吴忠 751500）

抽油机冲次自动调节技术研究与应用

王强 黄健勇 张春辉（长庆油田第三采油厂大水坑采油作业区， 宁夏 吴忠 751500）

随着科技的进步，油田的数字化程度不断进步和深化，我国现代化油田的各项指标的采集和信息集成化的处理都是采用计算机数字传输的技术，为油田的安全施工提供了必要的技术和数据支持，对抽油机提高效率有至关重要的作用，通过冲次的自动调节可以实现对抽油机冲程、冲次、载荷的实时调节，提高采油效率，本文通过现代油田通过变频控制器对抽油机进行调解的技术，进行抽油机自动调节技术的探讨。

抽油机；冲次；自动调节

抽油机冲次的调节是提高油田生产效率的保障，在抽油机的控制中，引进调速传动后，可根据井下状态调节抽油机冲程频次及分别调节上、下行程的速度，在提高泵的充满系数的同时减少泵的漏失，以获得最大出油量。尤其是采用变频调速，启动时既无冲击，又可解决选型保守、线路较长等所致的功率因数偏低等问题，获得节能增效的同时又能提高整机寿命。

1　抽油机冲次自动调节的理论基础

要实现抽油机冲次的自动调节必须在电量的采集模块进行准确采集，通过准确的电量采集通过计算数据的转换与油井的PTU所采集的示功图对比，通过核心的函数运算，通过控制电动机的电压调节电动机的功率，调节电动机的转速中利用电压变频的方式进行调节，通过交流斩波电路，以及PWM和SPWM波形，SPWM波形其实是用一段不等的时间，方向变化的直流电来模拟交流正弦波形的波形，根据SPWM提供的原理只要控制好逆变器中的可控关在的适时开断就可以控制正弦波形的频率。再在SPWM波形的基础上每一个方波信号增加或减少相应的时间就可以控制输出电压的幅值了，从而实现抽油机运行中冲刺的自动调节。

抽油机冲次自动调节本质是电气监控自动化系统，这个控制系统是一个分布控制概念的集散系统。它采用三个层次、独立模块的结构形式。电气测控单元把现场采集的各条回路的电气状态量及重要支路的实时数据传送给信息处理单元，信息处理单元把接受的信息进行数据处理，上传监控中心单元及执行监控中心单元下达的命令。现代的技术中无线网络节点的应用越来越广泛，CC2430是目前比较流行的2.4GHz无线通讯解决方案。不过，由于电路频率高，并且该芯片封装很难手工焊接，自己设计会遇到较多具体问题。

2　现场试验

抽油机自动调节技术实验现场，主要是在西部地区，通过实时的数据检测，抽油机冲次自动调节的性能和理论得到了现场验证，在稳定性上，自动调节技术的应用相对稳定，大部分应用抽油机自动调节技术的油田，在连续18个月的工作中没有出现调节不稳定问题。在试验现场定期的进行抽油机实测功图的数据采集和数据分析，通过科学的验证，在抽油机的冲次变化中，随着实际示功图的变化能过准确的做出自动交接的相应。通过岁数据的时时记录，通过图谱的变化规律可以看出在示功图的充满系数为36%时，抽油机冲次次数保持在3.5次/ min，随着充满系数的增大，抽油机的冲次次数成一次函数增长，当充满系数在65%左右时，抽油机冲次次数保持在5.3次/min，并失去均匀增长关系，通过数据的采集以及建立准确的函数关系，在实际应用中，自动调节的校准曲线不断的完善，能适应更多的采油环境。

3　效益评价分析

（1）抽油机的平均耗电量 抽油机冲次自动调节的使用，通过数据的对比，每口油井的平均用电量下降25.7%，在实际测算中每口井每天能够节约26kWh的电量，那么每口井12个月节约的费用约为12900人民币。

（2）抽油杆使用寿命 通过有关的抽油杆寿命推算公式，可以推算出在正常状态下，一般的抽油机中应用的抽油杆的使用寿为600万次左右，通过抽油机冲刺自动调结技术的应用，降低了无用冲次数，通过数据的对比，抽油杆的使用寿命显著增长，在传统的模式下，按照常规的石油提取量，抽油杆能够用两年左右，经过改进后的采油模式，能够将抽油杆的寿命延长1/3的寿命，长期的生产中能够节约很大的一笔器械的开支，按照抽油杆25元/m2的单价进行计算，每台机器每年可以节约经费5348人民币。

4　结语

通过应用自动调解技术的抽油机与传统的抽油机进行生产效益上的比较，通过现场的有效调节和校准，连续的进行6个月的数据记录，根据区块和油井的实际情况，制定出“一块一法”和“一井一策”相结合的管理办法，从作业方案设计的优选、加强井筒挖潜管理、地面参数优化、操作人员的技术提升多方面以确保油井正常生产，提高油井检泵周期。通过对动力电机使用电量的时时监测，通过与传统同型号抽油机使用电量的比较，在数据上能够充分的显示优越性降低了抽油机在工作过程中的耗电量，起到了良好的节能作用，对做工效率有了很大的提升，同时提高了抽油泵的使用寿命，增长了对抽油机的维护周期，在石油设备维护费用的节省上有了很大的提升。抽油机冲次自动调节技术的启动和转速的控制中应用了先进的变频控制技术，提高了电动机的效率，一些伺服电机在抽油机中应用，能够实现变脉冲的方式进行转速的调节，并且实现了降低转速并不降低转矩，变频技术和电量数据采集技术为油井的智能化提供了有力的技术支持。

［1］刘先刚.计算机控制系统简化试井监控［J］.天然气与石油，1996，14（2）：64-66.

［2］王在强，潘宏文，王秀华，等.调径变矩抽油机在长庆油田的应用［J］.断块油气田，2010，17（1）：95-97.