第三代数字化抽油机现场应用效果评价

杜卫锋+周婷+田刚

摘 要：随着石油产业的发展，作为将石油提升至地面的重要设备—抽油机也得到了较大的改良。由长庆油田公司设计的第三代数字化抽油机具有数据采集和远程控制功能，真正达到节能无人值守、高效节能、自动调节、维护方便，已经在现场普遍应用。

关键词：数字化；抽油机；自动；智能；远程

一、第三代数字化抽油机功能及结构特点

（一）功能特点

1、油井参数、电参数采集和传输。采集电动机电流、电压、功率、频率、功率因数等电参数，采集井口载荷，采集抽油机的冲次、冲程、平衡度等参数，并对采集的参数数据实现本地读取、计算，将站控系统所需参数和示功图进行通讯传输。

2、抽油机平衡度自动判定及调节。自动监测并实时显示抽油机的平衡状况通过对采集的数据进行分析和计算，将抽油机调整到最佳的平衡状况，保持减速器扭矩运行在允许范围内，同时达到节能的效果。

3、工作冲次的判定及调整。自动监测并实时显示抽油机的冲次。

4、多种控制方式。抽油机具有本地自动、本地手动和远程三种控制方式。启停操作能够通过本地手动和远程控制两种方式实现。冲次、平衡调节操作可通过本地自动、本地手动和远程三种控制方式实现。

5、两种控制回路。抽油机具备工频和变频两种控制电路。变频启动能够实现“软”启动，降低了启动电流，对电机进行有效保护，减小了对电网的冲击。

6、超载和超限保护。抽油机控制系统具有超载、失载、缺相、过流、短路、超速、防雷击、防闪断等保护功能。

7、语音提示/报警。按照上位机指令，进行语音提示和报警。

（二）结构特点

第三代数字化抽油机又称游梁平衡无基础抽油机，它是在游梁式抽油机上融合了信息技术、嵌入了传感器、集成电路、软件和其他元件，集成了油井功图和电参数的采集和传输，具有冲次、平衡等参数随工况自动调节的抽油机。

（三）控制系统

数字化智能控制柜是第三代数字化抽油机用以实现上述功能的关键位，其中控制面板由工频和变频转换旋钮、启动和停止按钮、复位按钮、冲次调节旋钮、平衡调节旋钮、数字显示模块组成，用于实现抽油机控制以及调整操作选择。控制模块：实现本机站控系统上位机数据通信、逻辑运算的控制单元，主要包括RTU、三相电参模块、语音模块和数据通信模块。变频器：是实现油井冲次自动调节、电机启动和智能保护的控制电器，主要包括变频器、制动单元和制动电阻。工频和变频回路：是继电器、开关等电器元件组成，变频器发生故障时，系统可自动切换到工频状态。也可人工进行工频、变频的相互切换。具有电机过载保护、电流限幅、输入缺相检测、输出缺相检测、加速过流减速过流、恒速过流、接地故障检测、散热器过载、变频器过载、负载短路等多项保护功能。

二、第三代数字化抽油机现场应用效果评价

1、节能效果显著。以山平4-4井为例，在保证工作制度的情况下，对比常规抽油机和第三代数字化抽油机，节能效果见表1：

由此可见数字化抽油机在同样参数的情况下节能效果非常显著节能效果在40.5%以上。

2、平衡、冲次调节智能、方便、有效。第三代数字化抽油机从可以依靠自动调节功能以及手动调节功能对抽油机的平衡以及冲次进行方便的调节。

3、远程控制可实现无人值守

4、两重控制回路选择以及系统保护

三、存在问题

1、第三代数字化抽油机使用适用于西北黄土高原野外环境，体积较常规抽油机小，且不同型号可满足不同的安装需求，无基础，安装快，投入小。但是正是由于该抽油机无基础，除了对抽油机地基的制作合格外，另外一个较为重要的是地基周围的排水系统是否通畅，否则地基将会发生同程度的软化有坍塌的危险。

2、第三代数字化抽油机控制系统较复杂，模块较多，控制电路元件较多，对于控制柜内元件防尘有更高的要求，要求开关箱密封效果更好。

四、结论与认识

目前应用的第三代数字化抽油机适应野外环境，安装方便快捷，较常规抽油机成本低，速度快，施工难度小。最为显著的优点是在保证产量的情况下大幅减小用电量，有效节约能量。可以通过对抽油机操作面板的按钮式操作，实现对抽油机平衡和冲次的手动调节，节省了劳动力，更加安全和高效。实现了智能化控制，可根据油井的产液量，工况等，自动采集数据、分析、实现自动调节至最优平衡和冲次。实现了远程数据实时采集和远程控制功能，结合视频监控系统，可以对井场以及油井实时进行监控，真正实现了井场无人值守。通过双重控制回路系统以及过载、超载等，可有效减小特殊情况下的电故次数。但是该抽油机对于安装环境的要求相较常规抽油机要高，主要体现在对地基周围防水要求更高、對控制柜的防尘要求更高。要求在维护过程中地基周围排水渠排水能力合格，管理过程中，注意柜内的防尘。