机采井系统效率远程控制技术效果评价

赵凯峰 袁辉 何文江 霍征光 陈作明 李毅男 梁可

（长庆油田分公司第二采油厂）

长庆油田属于超低渗油田，单井产量低，只能通过控制机采能耗来降低采油成本。在油田开发过程中，电能是最主要的能耗，因此试验推广新型节能技术成为降低单井能耗的关键因素。

1 节能改造区机采现状

通过分析目前节能改造区机采现状存在的问题，在董志和白马南区块进行机采井系统效率远程控制技术现场改造试验，评价改造效果。提出机采井系统效率远程控制技术改造的合理化建议，为我厂节能改造提供技术支撑。

节能改造区属于超低渗油藏，受地层物性差影响，“低液量、低泵效、低效率、高能耗”特征明显。从生产参数上看，提效空间有限，仅能通过节能改造进行提效降耗治理，节能改造区改造前生产情况及机采效率指标情况见表1。

2 机采井系统效率远程控制技术

2.1 技术简介及原理

机采井系统效率远程控制技术主要是根据油井的实际供液能力，可动态调整抽油机的冲次，在不降低产量的前提下，使抽油机保持在最优生产参数下运行，并且实现了实时电参录取，跟踪评价油井系统效率。

机采井系统效率远程控制技术基于三项基础技术：功图与电参的自动化测试技术、LEGS 方法与人工智能技术及四象限变频驱动技术，通过对示功图与电参曲线的高速高精度测试，应用LEGS 方法与人工智能识别有效冲程、计算单井产量、分析电动机在一个冲程周期内的负载模式，优选最佳的冲次和驱动参数，通过驱动能力强、绿色环保的四象限变频器来执行[1-3]。

表1 节能改造区改造前生产情况及机采效率指标情况

2.2 技术优势

机采井系统效率远程控制技术具有四大技术优势，包括：RTU 测试数据快、系统分析参数全、功率因数高、谐波干扰少及节能效果好。

2.2.1 RTU 测试数据快

控制柜配套的RTU 测试速度快，每秒达25 组电参及示功图数据，除能满足油田数字化一个冲程200 个数据的要求外，电能数据能用于机采井设备状态辅助诊断、提高机采井设备管理水平。

2.2.2 系统分析参数全

通过对电参、示功图、油井温度压力数据的监测，通过LEGS 方法可计算有效冲程和单井产量，再结合机理模型和小波分析方法，可全面监测和分析机采井的参数与状态。

2.2.3 功率因数高、谐波干扰少

一是采用四象限变频技术，可以实现能量的双向流动，可以将电动机产生的能量回馈到电网，驱动能力强且可实现电能的彻底利用；二是可以调整输入电网的功率因数，消除对电网的谐波污染。

2.2.4 节能效果好

通过10 口试验井的测试证，应用智能调冲次加上四象限智能调压(柔性驱动)技术后，平均单有功节电1.35 kW，对应的节电率为21.4%。

2.3 技术特征

2.3.1 技术可解决的问题

机采井系统效率远程控制技术可以解决三类问题。其一，该技术通过“四象限变频”解决功率因数低、电流大、电网损耗大的问题；其二，该技术通过“智能柔性驱动”解决负载变化大，大马拉小车，电动机效率低的问题；其三，该技术通过“智能冲次调整”解决油井产量低，液面变化大，井下效率低的问题[4-6]。

2.3.2 技术取得的效益

机采井系统效率远程控制技术取得的效益有以下三个方面。其一，提高了能效水平，系统效率最高能提高10%以上；其二，实现了设备状态的自动诊断，提高了机采井的设备安全性；其三，延长机采井机采设备使用寿命30%以上。

3 现场改造试验

通过对比改造前后系统效率数据和井组电表计量数据进行评价分析，确保每口单井节能效果达到标准要求。

3.1 改造内容

机采井系统效率远程控制技术改造内容包括四个方面，即安装系统效率远程控制柜、更换节能变压器、电动机改造、配套数字化模块[7-10]。

1）安装系统效率远程控制柜。将原有控制柜更换为具有四象限变频、智能柔性驱动、智能冲次调整等技术的系统效率远程控制柜，实现自动调参、记录电参等功能。

2）更换节能变压器。将原1140 伏的变压器更换为380 伏等级更高、更节能的变压器。

3）电动机改造。将普通高能耗电动机改造成变频节能电动机，提高电动机功率因数。

4）配套数字化模块。在控制柜里面新增数据转发通讯模块。在作业区配套数据及控制服务器，包含操作系统、数据库系统及服务软件。

3.2 现场改造实施情况

对节能改造区进行机采井系统效率远程控制技术改造，主要对控制柜、变压器、电动机及数字化模块进行了改造，实施124 个井场，共计414 口井，实现了抽油机柔性启动、自动调参、数据自动采集与分析。

4 应用效果分析

1）改造前后指标变化。用控制柜读取的电参数据计算对比，系统效率提高1.55%，日耗电量减少5 426.9 kWh，综合节电率为24.1%，机采井系统效率远程控制技术节电效果对比表见表2。

2） 电表节电效果验证。选取5 个井场19 口井，安装电表进行验证，实测综合节电率24.5%，控制柜电参分析综合节电率24.6%，两者相差不大，因此控制柜电参分析具有较高的准确性和可靠性，5 个井组电表节电效果验证对比见表3。

5 结论

1）在节能改造区通过应用机采井系统效率远程控制技术，系统效率提高1.55%，日耗电量减少5 426.9 kWh，综合节电率为24.1%。

2）在节能改造区通过安装电表进行验证，选取5 个井场19 口井，实测综合节电率24.5%，控制柜电参分析综合节电率24.6%，两者相差不大，因此控制柜电参分析具有较高的准确性和可靠性。

3）机采井系统效率远程控制技术采用了四象限变频技术和电参、示功图录取等数字化技术，实现了智能调冲次、智能柔性驱动等功能，对早期配套的常规抽油机实现电网电动机控制柜一体化改造，改造后的机采井不仅降低生产能耗，并且延长设备寿命、降低了现场员工的劳动强度，为低效井治理提供技术支撑。

表2 机采井系统效率远程控制技术节电效果对比

表3 5 个井组电表节电效果验证对比