论智能间开技术在石油开采中的实际应用

张青锋　杨晔　王晓溪

摘 要：间开技术在我国的石油开采中广泛应用，随着科技的进步和智能信息技术的日益发展，智能间开技术逐渐在石油开采中发展和应用，智能间开技术能够弥补传统间开井低产、低效、高耗和高成本开采等缺陷，在实际应用中可以提高开采系统效率。通过智能化控制，不仅节能降耗，而且在很大程度上降低开采成本，实现经济效益和社会效益的最大化。

关键词：间开井  智能间开  石油开采  价值

中图分类号：TE38文献标识码：A        文章编号：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

The Practical Application of Intelligent Technology in Petroleum Exploitation is Discussed

ZHANG Qingfeng   YANG Ye   WANG Xiaoxi

（The Fifth Oil Production Plant of Changqing Oilfield Branch， Xi'an， Shaanxi Province， 710299 China）

Abstract： Between driving technology is widely used in oil exploration in our country， with the progress of science and technology and the development of the intelligent information technology， intelligent open between technology development and application in oil exploration， gradually open between intelligent technology can make up for the traditional open well between stripper， inefficient， high consumption and high mining cost， can improve the efficiency of mining system in practical application， through the intelligent control，  It not only saves energy and reduces consumption， but also reduces mining cost to a great extent and maximizes economic and social benefits.

Key Words： Open well; Intelligent open; Oil extraction; Value

針对我国传统人工间开技术存在的弊端，智能间开技术的实际应用迫在眉睫。智能间开是一种通过数据采集分析，自动调整抽油机运行状况以实现准确执行间开制度的一种石油开采技术。智能间开技术可以有效提高抽油机的工作效能，降低机器损耗，最大限度节约电能和生产时间，并且将一定的劳动力从固定岗位中解放出来，改变原有的员工管理办法，提升综合生产和管理水平，达到节能不减产的效果，最终实现经济效益和社会效益的最大化。

1  传统间开井的弊端

低渗透油田约占我国石油储量的2/3以上，拥有巨大的开发潜力，具有开采成本高、抽油机长期处于高耗能、低产出等自身缺点，随着原油的不断开采和油田的不断开发建设，间开井应运而生。但是随着间开井的日益应用和技术设备的不断发展进步，传统间开井能耗大、成本高和经济效益低的弊端逐渐暴露，主要体现在以下两个方面。

1.1 机器无效运转时间长，既浪费电能，又增加设备的损坏率和机器维修费用

低渗透油井本身具有储层物性差和产油率低的缺陷，因此，传统间开井的抽油机在运转中大量时间处于不出油或者低效出油的工作状态，这就使得机器的无效运行的时间增加，其实际抽取能力远高于实际出液率，不仅运行效率低、耗电量大，浪费电力资源，而且机器磨损率在运转中增加，最终导致电力费用和维修费用的不断增加，从而加大石油开采成本。这也是低渗透油田在开采中普遍存在的问题。

1.2 人工操作，劳动强度大且成本高

传统间开井其实质是半机械化间开制度，一方面是依靠抽油机将原油抽出，实现机械化开采，另一方面，这种间开制度容易受到油井的实际生产动态和人工技术手段的影响，需要依靠根据油井产量和工图液面资料来决定机器开机和停机的时间，依靠的是人工操作控制机器运转的启停，不仅将工作人员束缚在重复性、枯燥的工作岗位中，而且人工操作对油井的开抽和停抽的时间间隔不能把握得特别准确，油泵常常并未处于最佳的开采状态，同时劳动力强度大且增加人工成本。华北油田第四采油厂永清采油作业区应用智能间开技术后证实了人工间开技术的不准确性，部分油井的实际采油量得到明显提升，也说明人工间开的不准确性。例如：五里湾第一采油区目前每口油井均能实现人工远程启停，但每个中心站平均达到37口，并且日常间开井启停时间不一，间抽油井的启停控制工作量较大，数量较多[1]。除此之外，人工启停对工作人员的细心程度和责任心也有较高要求，间接增加劳动力成本。总之，传统间开井在人工操作和管理方面都存在落后的地方。

综上所述，“低产高耗”传统间开井采油成本高，较智能间开技术无论在生产效率还是整体的经济效益和社会效益都处于劣势，这也说明智能间开技术在实际石油开采中应用的必要性和紧迫性。

2  智能间开的技术优势

智能间开控制系统主要由控制柜、井口传感器、液压刹车和油梁位置传感器4个部分组成。智能间开技术的原理就是：首先利用井口传感器感应油井的出油状况，并向节电控制器传递信号，然后节电控制器通过分析信号来完成整个系统的操作逻辑，向启停控制器发出“启动”或者“停止”的命令，最后液压刹车和油梁位置传感器协同作用来完成启停井并控制停井位置，最终实现对油井的智能间开[2]。智能间开技术的高智能性、节约性和高保护性能成为其相比于传统间开井的主要技术优势。

2.1 智能间开技术具有很高的智能性

智能采油控制仪所采用的是微电脑控制，通过对数据的采集、分析、计算和控制，可以自动启、停抽油机，选择油井的最佳开井周期，避免油井到达规定时间未其停井的情况出现。智能间开技术还可以通过自动判断，设置启停机时间和次数，液晶显示屏可详细显示每次启抽的启停和出油时间，并且预显下次启抽时间、累计启抽时间、累计出油时间和实际电流等信息，便于工作人员的读取使用。除此之外，智能开采技术中的设备可以自学习和自诊断，针对不同的油井或不同的井况，设备进行自动学习分析计算，动态修正采样数据，找出机器的最佳工作模式，从而使设备适用范围大大提高。抽油机应用的智能节电器具有完全的自我诊断和修正功能，无论本身出现硬件、软件还是检测装置方面的故障，均能自我诊断修正。智能间开技术的高自动性可以准确调整抽油机的运行状态，合理执行间开制度，减少低效和无效空抽，有效提升抽油机的运行效率。

2.2 智能间开技术具有很强的节约性

智能间开技术实际是由接收单元把电信号转化为数据信号传递给计算单元进行计算或者传递给修正单元进行修正，最终通过控制单元实现对抽油机的科学启停控制。简单来说，就是通过该技术实现“有油即抽，无油即停”的目标，使得抽油机、抽油泵以及抽油杆的机械磨损明显减少，降低电机、传送带等其他机件的磨损率，达到降低抽油设备损耗，减少电能资源浪费，节省人工的目的。例如：由长庆油田持续研发打造的油井智能间开工艺技术，“已累计在生产现场实施作业2089口井，在确保油井安全平稳运行、产量不降的基础上，平均单井泵效提高了20%，系统效率提升了3%，节电率达50%以上”[3]。再如：镇91-53（3口井）和镇141井场（4口井）油井进行的64天试验，采取常态下运行方式和智能运行方式，每天供电24h得出的结论：“常态方式”下，4口井日耗电243.1°，单口井平均用电量为60.8°;在“智能方式”下，4口井日耗电74.0°，单口井平均为18.5°，相对于“常态方式”下，4口井节省电能169.1°，单口井平均节省电能42.3°，智能运行方式平均每天节省的电能为常态运行方式的69.6%。这些数据充分证明智能间开技术大幅度节约电能的作用。在人工方面，传统间开井中，技术人员对材料进行分析后，人工手动方式控制启停;智能间开技术应用后，工作人员只需要在抽油机规定的启停时间段内查看监控情况，不需要人为远程控制间开光，达到间开井自动控制的目的，大大减少人工的投入，从而节约生产时间。此外，在电网供电恢复时，设备在设定的时间（0～60s）内自动启动，无须人工操作，减少油井工作人员工作量。这充分证明智能间开技术的应用可以节约电能、节约劳动力成本和减少设备的维修费用，具有很强的节约性。

2.3 智能间开技术具有很高的保护性能

首先，抽油机带有智能型报警装置，在设备智能型开机前和即将停止运行时可以进行自动语音报警，提醒现场人员远离抽油机，避免对家畜或人造成伤害。其次，“智能间开操作系统中实时检测显示三相电流，对于缺相、电机开路和短路进行保护，可根据实际情况对保护电流阀值现场设置，同时配有过载保护、缺相保护功能”[4]。再次，智能间开系统中的智能间抽器通过合理调压可以保护电机的正常运行。现实工况中，普遍存在电网电压高于电机工作电压，影响电机的使用寿命，此时只能间抽器适当调节电动机定子的端电压，使之与电动机的工作电压合理匹配，就降低了电动机的励磁电流，保护电机的正常运转，同时也提高抽油电机的运行效率，达到节约电能的目的。最后，为设备运行设置智能停机的功能，通过专用位置传感器，在设备智能型停机时，将驴头准确停靠在下支点，从而防止抽油机橛杆，起到保护机器的作用。综上可知，智能间开系统无论是对于机器本身还是操作的工作人员都具有很好的保护性能，有效降低安全风险，减少不必要的成本。

总之，智能间开系统在弥补传统间开井的技术弊端后，形成高智能性、强节约性和高保护性能的技术优势，充分激发生产潜力，提高油井间开工作的科学性和时效性，对我国石油开采特别是低产油田的开发具有十分重要的意义。

3  智能间开技术的应用价值

智能间开技术其实质是提供人工、定时和智能3种工作模式，主要是其智能工作模式发挥效用，其他两种工作模式作为故障等特殊情况的补充模式。智能间开技术在实际应用中实现节能不减产的目标，如长庆、华北油田中的应用取得良好效果，不仅综合提升经济效益，而且带来良好的社会效益，从而提升该技术的实际应用价值。

3.1 智能間开技术具有很高的经济价值

如前所述，智能间开具有较好的技术优势，其主要应用价值就是节约电力、维修、人工等费用，降低抽油成本，增加实际经济效益。其中，智能间开技术减少电能耗，节约电费，如“华北油田第四采油厂永清采油作业区安装了智能采油控制仪8台，目前使用5口油井，在单井产量基本不变的基础上（安装前日产液69.58 t，安装后日产液67.11 t），平均开井时间由13 h缩短到7.4 h，日节电2077 kWh，累计节电37.39万kWh创效益17.947万元。统计14口电热杆井一年可节约电量计算： 8072.1×365=294.63165万度每度按0.4元，年节约电费：294.63165×0.4=117.85266万元”[5]。这充分证明智能间开技术带来的经济效益是可观的。除此之外，实行合理的间开制度不仅可以延长专用电控柜、电线电缆和抽油机的使用寿命，而且能够减少井中稠油对抽油机的损害，间接减少设备的维修费用，延长油井的免修期，其间接经济效益也是不容忽视的。

3.2 除了經济效益，智能间开技术也带来一定的社会效益

智能技术的发展使人的本质在现实性上成自然人+智能所构成的社会关系的总和。智能间开技术促进油田工作岗位的变革，将之前井站员工从复杂、枯燥的劳动岗位中解放出来，代之以智能机器操作，大幅提高工作效率，同时促进员工管理办法的改变，整体提升工作效率。此外，智能间开技术对安全生产水平具有很大提升作用，一方面，部分危险性工作可以通过自动化、智能化操作代替，实现技术操作代替人工操作，减少危险性的同时大幅提升管理效率;另一方面，通过智能集中监控实时掌握生产状况，便于开展优化管理生产，确保安全生产。可见，智能间开技术带来良好的社会效益，提升油田的综合管理水平和效率。

综上可知，间开技术在实际应用中不仅有很高的经济价值，还带来良好的社会价值。一方面降低电费、人工费用和维修检修费用，减少生产成本，增加生产效益;另一方面，针对员工管理和安全生产等方面，提升油田的综合管理效率，实现社会价值最大化[6]。

4  结语

智能技术发展是历史所趋，是新一轮技术革命的核心要素，各行业都在努力推行和发展。理论和实践都证明，在油田开采中特别是低渗透油藏生产中的一项可行的低耗高产技术。虽然智能间开技术在实际石油开采应用中有很大的价值，但是由于不同油井有其特殊性，其供液能力等具有实际差异性，因此，需要坚持具体问题具体分析的原则，根据不同的现实情况合理确定间开时间，采用不同的智能间开制度。影响石油开采中实际产量的因素较多，需要进一步深入研究，有效诊断出实际泵况，以确定指导生产的更加合理的间开制度。因此，综合多种研究和认识，在合理把握智能间开技术的应用条件后，继续扩大智能间开技术的应用范围，逐步应用智能间开井代替传统人工间开井，最终形成规模化应用。

参考文献

[1] 余杰，丁浩，梁馨娴，等.油井智能间抽在油田生产中的应用与实践[J].石油化工应用，2021，40（4）：105-107.

[2] 陈锐，韩岐清，郑小雄，等.抽油机井不停机智能间抽技术及其应用[J].石油化工应用，2020，39（12）：40-43.

[3] 周昕瑞.单井计量系统在泉42区块的应用研究[D].青岛：中国石油大学（华东），2018.

[4] 安海涛，崔丽岩.智能间开采油技术应用效果浅析[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（10）：157-158.

[5] 薛德栋，张凤辉，王立苹，等.海上油田液控智能采油工艺研究[J].石油机械，2020，48（4）：56-61.

[6] 安海涛，崔丽岩. 智能间开采油技术应用效果浅析[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（10）：157-158.

作者简介：张青锋（1982—），男，本科，工程师，主要从事油田数字化、网络管理、系统应用管理等研究。

杨晔（1984—），男，本科，工程师，主要从事油田数字化、网络管理、系统应用管理等研究。

王晓溪（1984—），女，本科，工程师，主要从事油田数字化、网络管理、系统应用管理等研究。