抽油机停机信息远程反馈装置的研制

曲中直（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

在抽油机井的日常管理中，经常会出现因不能及时发现抽油机皮带断裂而导致其停机的现象。而这种情况会使抽油机时率下降、单井日产液量降低，严重影响完成全年原油产量任务；同时还会造成电动机空转，浪费大量的电能。为了减少未能及时发现停机井的井次，减少原油产量损失，降低电动机空转时的耗电，从提高工作效率、操作方便性方面考虑，研制了一种抽油机停机信息远程反馈装置，取得了良好的社会效益和经济效益[1]。

1 研制思路

传统抽油机在运行时受配重块不平衡、液面高低等因素的影响，在运行时电流往往呈现出比较大的变化，电流的最大值和最小值往往相差10 A，甚至更大（图1）。

图1 抽油机运行电流变化

在皮带断裂后，电动机空转时其运行电流很稳定，上下波动的范围很小，一般不超过2 A。依据这一变化的规律，可以设计出该项革新装置。该装置由电流传感器、监测模块、单片机、GSM/GPRS模块组成。由电流传感器采集抽油机电流变化，采集的电流数据经单片机和监测模块进行逻辑判断，如达到预先设定的逻辑判断值，即通过GSM/GPRS输出模块将预定信息以短信形式发送到指定手机[2]。

2 设备原理

2.1 判断皮带断裂

当皮带断裂电动机空转时，运行电流差值达到逻辑判断点1（差值波动小于2 A），就初步判定为皮带断裂，并利用远程通讯设备向管理者发出“某井几时皮带断”短信。持续3 min后装置通过控制箱对电动机断电，达到节电目的。

2.2 判断单侧停电

当油井单侧停电、设备故障停机时，运行电流差值波动，达到逻辑判断点2（电流为0时），初步判断设备停机，利用远程通讯设备向管理者发“某井几时停机”短信。

2.3 判断问题井恢复

当问题井经处理后，达到逻辑判断点3（恢复正常生产持续10 min以上），装置可自动发送“某井几时恢复生产”短信给相应管理人员，用来监督处理进度[3]。该装置的安装见图2。

图2 抽油机停机信息远程反馈装置安装示意

3 方案实施

从传感器、监测点、开关、传输模块、电源选择五方面入手，从成本、方便性、安全性及稳定性等方面考虑，逐一确定了各部分设备的选择。电流传感器的优点是成本较低，安装简单，且整个装置都在配电箱里，在雨雪低温天气下有一定保护作用。监测点的选择从安装难易程度等方面考虑，选择为控制箱内进户线电源线。开关方式的选择从稳定、材料成本等方面考虑，选择为拨动开关。传输模块优选从装置稳定性、材料成本等方面考虑，选择为GPRS传输。从安全性、方便性、材料成本等方面考虑，电源从控制箱取电，选择为不间断电源[4]。

4 功能特点

1）可检测皮带断裂。

2）可检测抽油机停止运行。

3）可检测配电箱停电、断电。

4）故障自动断电：检测到皮带断裂会自动切断配电箱电源，使电动机停止工作。

5）自动分类：针对不同故障发送短信息给不同人员。

6）群发：可以按故障分类设置多个接收人。

7）数据存储：在服务器上的数据库中存储历史记录。

8）数据查询：监测中心可以查询任意时间段每口井的故障信息及故障率。

9）可靠性高：有防水设计并且耐寒耐高温，适用于北方气候。

10）性能稳定：采集、通信设备具有良好的自恢复功能，并且一机一卡、互不干扰，保证系统稳定运行[5]。

5 现场应用

抽油机停机信息远程反馈装置研制成功后，经过模拟试验，各项技术指标均达到了设计要求，于2017年11月在9口井上进行现场试验。装置较为灵敏，各井安装该装置后每次停机都会以短信形式瞬时发送到指定手机上（图3）。截至2018年3月，已经累计及时发现异常停机、人为停机、皮带断裂等35井次，减少液量损失4.5 t。

图3 内部结构及现场安装

6 经济效益

投入费用：抽油机停机信息远程反馈装置成本为800元。减少产量损失：按每井次每月减少停井0.5 h，1口井年影响油量2 t，则年新增产值0.612万元。避免电动机空转耗电：年节电500 kWh，节约电费0.1万元。综合计算单井年可创经济效益0.632万元，若大规模推广应用，则经济效益将更为显著[6]。

7 结论

抽油机停机信息远程反馈装置的应用解决了不能及时发现停机井的问题，实现了井口停机信息自动化上报，极大地提高了现场管理中抽油机的时率，在提高工作效率的同时也保证了原油的产量，减轻了现场管理人员的管理难度，充分体现了以人为本的工作理念。