自动控制系统在采油管理中的应用

孙书伟

摘 要：随着油藏逐年开采，地层能力下降导致油藏供液能力逐步下降，出现了抽油系统能量损耗、漏失量增大的问题，机采系统效率出现大幅度降低，注水开发工艺在一定程度上缓解这一问题，但不能根本解决。目前文南采油管理三区地层供液不足井逐年增多，目前全区开井84口井，供液不足井47井次，占全区总开井的55%，供液能力差是目前导致机采系统效率低下的主要问题。针对于能降问题补充能量手段有限，如何降低地面能耗就成为目前采油管理中提高机采系统效率的最直接有效的手段。

关键词：自动控制系统;数据采集

1 项目背景

1.1现状（基本规模及能耗现状）

目前文南油田采油井全部是采取的深井泵采油技术，油井井口通过深井泵将地层产液开采至地面后再经过计量站汇集后中转至联合站处理。井口耗能设备主要由两种：一是抽油机电机，通过电机带动再通过游梁曲柄结构将旋转运动转变为驴头的往复运动。二是井口加药泵，通过电机带动通过传动轴将旋转运动转变为柱塞的往复运动，目前文南采油管理三区共有游梁式抽油机96台，开井84口，其中常开79口，间开5口井，井口加药泵54台。机采系统日耗电量约为18253度左右，单台抽油机耗电量最高达到450度，单台加药泵日耗电量9度左右。

1.2项目实施的目的

降低机采系统地面能耗，提高机采系统效率，实现效益开发。

2 主要技术概况

2.1 技术思路

通过控制地面用电设备工作制度调整油井生产时间，提高工作效率，降低设备能耗。一是对供液严重不足的井采取间开手段，降低抽油机地面能耗，提高系统效率;二是对地面加药设备采取间开加药手段，降低加药泵用电量，提高系统效率。

2.2 核心技术及创新点

1、通过自动启停系统设置抽油机井的启停时间，达到低效停机的节能效果;

2、配备软启动功能，大大降低电机的启动电流，减少冲击电流对电机绝缘的破坏、降低电机运行温度，延长电机使用寿命;

3、实现本地、远程设置、启停控制功能，实现远端控制。

4、井场声音、影响报警，实现开井现场警示，提高安全系数。

5、通过时间控制器实现加药泵的自动启停，间歇开泵，实现节电效果。

2.3 经济技术指标

通过设备投用，减少井口抽油机、加药泵等用电设备的用电量，达到节能效果，根据油井供液情况，抽油机开井时间设置八小时，高耗能电机每井次可节电300度，节约比例66.7%，加药泵间开时间设置2小时，每井次节电8度，节电比例91.6%。

3 项目实施情况

3.1项目研究过程

3.1.1数据采集

通过在抽油机井上安装远程示功仪采集所需的生产数据，采集参数包括示功图、冲程、冲次、启停时间、启停状态等参数。

3.1.2 数据传输

数据采集传输控制方案如图2所示。

3.1.3、现场测试前准备

3.1.3.1、硬件准备：

负责在指定的安装示功仪间抽井上，实现功图数据采集及传输。负责间抽、远程启停控制装置等相关设备的安装，保证间抽井可以按照设的间抽制度工作运行。

3.1.4、软件准备：

负责在四厂监控室安装间抽智能优化软件，根据现场传回的功图数据进行间抽制度优化计算，得到合理间抽工作制度数据，设定启停机时间。

3.1.5、测试流程设计

待试验间抽井的软、硬件安装调试完毕，按下面流程进行测试。

第一步：为使测试井的液面和地层压力恢复到较好的水平，可先停井一段时间（暂定停井时长为2个小时）恢复液面和地层压力。

第二步：待停井时间达到2小时后，启动抽油机，示功仪传回功图数据，进行分析，确定下次停机时刻及停井时长，并进行远程停井操作。

第三步：待第二步中确定的停井时长完成后，启动抽油机，同时分析计算得到下次的停机时刻及停井时长，并设置相应的停井和启井操作时间。

第四步：该测试井按照第三步设定的啟停井时间连续运行30天。

第五步：测试井连续运行30天后，再次根据功图数据对当前油井工况进行分析，并对前期测试情况进行分析和评价，同时确定下一轮测试井的“间抽制度”。

第六步：测试完成，双方对试验效果进行分析和评价。

3.1.6对井口加药泵通过采取微电脑时控开关控制开停时间，时间设置为15：00-17：00，开机时间2小时，停机时间22小时。

3.2 现场试验或实际应用情况

3.2.1经过对机采井优选，挑选W72-169井安装抽油机自动启停控制装置。

典型井例：W72-169

W72-169井位于属于我区66#计量站，该井位于66#计量站北300米，生产层位 S2下8S3上1-7S3中3，井段3078.5米-3439.5米，日产液量3.7吨，日产油1.5吨，日产气39方，泵挂2300.85米，工作制度38mm长泵，冲次3.5次，冲程4.8米。该井在生产过程中长期处于供液不足状态，适合采取间开生产制度。

2018.9.30，对该井更换配电箱为自动启停控制装置柜，并采取间开措施，每天23：30-7：00开井，其余时间停井，变更生产制度后，生产状态明显变好，且液量未产生明显变化。

通过装置开抽后发现，生产制度有效解决了油井供液不足的问题，将油井产出液在7个半小时内有效举升至井口。

用电量统计：

该井采用45KW电机，电机24小时开井耗电量约450度左右，目前间开7个半小时，日耗电量140度，节电310度左右

4 节能环保效果及经济效益分析

通过抽油机井间抽系统与智能加药泵通过时间控制间开，年节约电量27.7万度，年节约电费21.6万元，取得良好的经济效益。

结束语：在油田开发的中后期，节能技术对于降本增效建设效益性油田具有至关重要的意义，抽油井井场耗能设备的节能技术在为企业带来巨大的效益的同时，也为国家节约了大量的能源，企业发展同时为环境保护、可持续发展作出巨大的贡献，在各大油田均有推广应用的广泛前景。

参考文献：

[1]瑞华;关于推行油田井站一体化的几点思考[J];内江科技;2011年06期

[2]李光;张颖辉;YCYJ12-5-48HB抽油机曲柄销断裂失效分析[J];石油和化工设备;2010年09期