低产低能油井智能化节能技术探索研究

王春利

【摘 要】目前对油井生产要求越来越精细化，从多方面来评价经济效益，要想高效、低成本的实现产量、效益的最大化，就必须要寻求地面及井下的可行措施。本文是通过在濮东采油厂在地面使用的伺服控制器及抽油机自适应智能技术满足参数的最优配套，实现节能降耗及延长油井免修期的目的。

【关键词】低产低能；油井；智能化；节能技术；参数优化

一、背景

油田开发过程中，抽油井普遍存在着液量低、供液能力差，系统效率低的问题，如何避免出现空抽现象，维持连续、稳定、高效生产，是我们重点关注的课题。针对低产、低能井，在我们胡庆油田开展智能化节能技术的探索研究，进行伺服控制器及抽油机自适应智能控制系统的先导实验。

二、研究意义

智能控制实现地面参数最优化；节能降耗，延长免修期。

三、现场实施与效果分析

（一）伺服控制器节能技术

1.工作原理：

在伺服驅动器DSP内建立完整的数学模型，以实时计算悬点位置，综合外部开关量输入的光杆每个冲次的校准信号，通过软件自动计算出光杆运行的上下止点，并作为变速运行的依据。根据上行输出功率的大小，有效调节电机转矩、转速、位置等参数，实现控制光杆在上下止点附近的低速运行，在上下行过程中高速运行的状态，从而达到减少无效冲次、增加有效冲程、提高泵效、减小抽油杆冲击载荷、减少抽油杆的偏磨，降低了管杆故障，延长检泵周期的目的。

2.技术特点

⑴自动调节抽油杆在上下止点附近的运行速度，实现变速运行，减少冲程损失及抽油杆的冲击载荷，提高泵效，延长抽油杆使用寿命。

⑵根据供液能力及示功图的变化，优化工作冲次，使泵保持合理的沉没度，避免供液不足。

⑶对于供液严重不足井，可实现超低冲次（0.8-3n/min）生产，减少无效冲次，节能效果明显。

⑷冲次调节方便，系统配备中文键盘，根据抽油生产工艺需求，点击操作即可完成冲次设置。

⑸安装简单，不需改造机械结构。投资少，效益好。

⑹消除异步电机低速运行下力矩的多边形脉动，皮带所受力矩更均匀，有效减少皮带的抖动、打滑现象，减少烧皮带、盘根干磨、跑油等不正常状况。

⑺具有电子刹车功能，可让驴头极方便地停在任意位置，便于示功图测试等施工。

3.现场应用效果分析

2018年9月在H5-211及Q21-C2安装该装置，由常规控制改为智能伺服控制，调节上下行程及止点附近的运行速度，并根据油井供液能力，平稳调节电机转速，有效控制光杆在上下止点附近的低速运行，实现低能抽油井的超低冲次平稳生产（表1）。

表1 安装前后现场效果对比

H5-211井安装后参数由3.5n/min降低到1.8n/min，日耗电（10天平均）214kwh降至120kwh，日均节电94kwh，功图由严重供液不足变为轻微供液不足，液量变化轻微，泵效由27.2%提高至54.5%，采液单耗由22.9KWh/t下降至14.1KWh/t，单井系统效率由29.4%上升到40.5%，节电率38.4%。

Q21-C2井安装后参数由3.47n/min降低到2.07n/min，日耗电（10天平均）229kwh降至155kwh，日均节电74kwh，功图由严重供液不足变为轻微供液不足，液量变化轻微，泵效由31.6%提高至49.6%，采液单耗由32.3KWh/t下降至23.6KWh/t，单井系统效率由20.5%上升到28%，节电率26.9%。

（二）抽油机自适应智能控制节能技术

1.工作原理：利用后台的大数据软件，通过数据计算，实现现场的智能化操作，所有的操作由后台软件操作，现场操作柜内只设置启动/停止按钮，现场操作简单。

2.技术特点：

⑴改善电网功率因数（>0.95）及电能质量，根据油井供液能力自动调速，智能化操作。

⑵系统可将电机进入再生发电状态所产生的多余能量储存，避免回馈电网或发热浪费，进一步节能。

⑶自动诊断抽油机设备状态，接收数据异常（出砂、结蜡、异物卡井，设备故障造成的电流差异大），可自动停机保护。

⑷安装结构简单，无传感器就能实现抽油机智能控制，减少了额外的零部件、安装和维护成本。

3.现场应用效果分析

2018年8月27日在H5-125安装抽油机自适应智能控制系统，安装前后效果见表2。

表2 安装前后现场效果对比

吨液单耗大幅下降，节电效果明显。

H5-125井安装前日耗电量295kwh，采液单耗18.79KWh/t，安装后前日耗电量104kwh，采液单耗6.98KWh/t，日耗电降低191kwh，采液单耗降低11.81KWh/t，节电率62.8%，节电效果明显

⑵油井工况改善，泵效大幅提高。

从H5-125井安装前后对比的示功图来看，油井由“供液不足”变为“轻微供液不足”；冲次由4.09n/min下调为2.39n/min，日产液量基本稳定；泵效则由原来的36.5%提高至59.3%，提高了22.8个百分点。

四、结论

（一）现场适用性对比

伺服控制器目前可满足380-660V电压需求；技术优势：可以实现上下行变速运行，电子刹车功能，手动调速。

抽油机自适应智能控制系统目前可满足380V电压需求；技术优势：可以实现再生发电状态能量储存，油井异常情况的自动停机，自适应参数自动调节。

（二）当年投入产出比对比

伺服控制器：1：0.4975；抽油机自适应智能控制系统：1：0.2686。

通过上面的现场适用性及投入产出比对比，我们认为这两种技术各有各自的优势，伺服控制器单体价位适中，对于电压适应性可满足现场需求，适用于井深，冲程损失大，设备老化维修频繁的低产低能井；抽油机自适应智能控制系统单体价位偏高，对于电压等级局限性较大（目前只能安装380V的设备，高压系统需增加变压器，增加成本），适用于出砂、稠油、结蜡严重的低产低能井。

【参考文献】

【1】付亚荣、刘春平、靳海鹏、李淼，抽油机节能减速装置在低产低效油井的应用.《油田节能》2004年第4期.