数字化抽油机在机械采油中的应用探析

钱犇

（大庆油田装备制造集团采油装备制造分公司，黑龙江 大庆 163000）

在油田开采过程中，主要耗能设备为机械采油设备，其中抽油机超过90%，所以，抽油机的能耗情况对油田的整体能耗造成了较大的影响。在当前抽油机实际应用过程中，存在功率过高、效率偏低，而且平衡效果较差。为了能够使这些问题得到解决，应该对数字化抽油机的实际应用进行总结，了解其中的优势和不足，以保障抽油机系统的稳定运行，使抽油机的运行效率得到提升，以此促进油田的生产效率，提高生产效益。

1 数字化抽油机概述

由智能化控制柜和游梁式抽油机共同组成数字化抽油机，将更多内容和模块融入游梁式抽油机中，主要包括控制模块和实时采集模块，以加强对抽油机的监控和管理，尽可能地减少抽油机在运行过程中发生故障的概率，对抽油机中存在的安全隐患进行及时排查，通过远程控制能够对抽油机进行停机处理，避免发生更加严重的安全事故，保障抽油机系统的安全稳定运行。数字化抽油机的优势较为突出，与常规抽油机存在较大的差异，数字化抽油机的应用能够有效降低工作人员的工作强度，实施自动化数据传输和采集，通过分析抽油机生产运行过程中的实际数据和参数，能够对抽油机的运行状况进行有效的控制和调整，使抽油机系统一直维持高效运行的状态，使生产效率有效提升。目前，在油田生产过程中广泛应用数字化抽油机，以此代替传统的抽油机，应用先进技术提高油田开采效率。在油田生产过程中，对相关管理措施进行不断优化和完善，能够提高计算机控制系统的应用效果，确保抽油机的稳定运行。

2 数字化抽油机的应用优势

将数字化抽油机应用于油田开采工作中，具有良好的数据采集功能。在开展井下作业时，能够实时收集抽油机的电压和电流，也会收集抽油机的输出功率，做好机械运行状态的监控工作，同时还要加强对所采集数据的分析和整理。通过数字化技术，能够将抽油机的实际参数传输到显示界面，相关监督管理人员能够更加清晰地了解抽油机的实际运行状况，以提高数字化抽油机的应用效率和应用质量。

数字化抽油机与传统抽油机在控制方面存在较大的差异。在数字化抽油机中，包括手动控制、自动控制和远程控制等诸多方式。在采油作业开展过程中，施工人员能够根据现场的实际情况进行分析和研究，并选择合适的控制方式。抽油机启动后能够通过多种方式进行操作，这三种方式都能够对抽油机进行平衡调节，从而使抽油机控制的效率得到提升，也使抽油机控制技术具有较强的便捷性。

数字化抽油机中，自动调节功能和自动监控功能较强。抽油机在实际应用过程中，能够加强对所采集数据的分析，通过分析结果能够了解抽油机的运行情况和运行状态，并根据分析情况做好适当的调整，调节抽油机的平衡，提高抽油机运行的稳定性和安全性。而且应用数字化抽油机还能够加强对减速箱的控制，提高抽油机的采油质量，使其达到相关规定和标准，也能够使其实现良好的节能效果。

数字化抽油机具有较强的监测功能，能够对抽油机运行冲次进行有效监测，同时，能够将监测信息传输到控制界面，控制人员能够根据油田的实际需求对抽油机的参数进行手动调整。数字化抽油机在应用过程中，也可以对冲次进行自动调节，合理地应用自动检测功能，可以实现对油井开采工作和冲次次数实施监测，根据实际情况调节到最佳的开采方案，在降低能耗的同时，可以提高采油产量。

数字化抽油机控制系统可以有效监测运行过程中存在的异常数据，同时，对数据进行分析和处理，做好相应的自我防护和自我保护措施，根据运行的实际情况开启警报功能和提示功能，使管理人员加强关注，并对其中存在的问题进行及时处理。数字化抽油机控制系统中包括多种功能，分别为过流保护功能、超速保护功能、短路保护功能、超载保护功能和雷击保护功能等，这些功能的存在，可以确保数字化抽油机在油田开采过程中的稳定运行，提高油田的开采质量和开采效率，促进油田行业的发展，提高社会经济效益。

数字化抽油机在应用过程中具有两种控制回路，包括变频控制回路和工频控制回路，都对抽油机能够起到有效保护作用。在抽油机启动过程中，变频控制回路能够使启动电流有效降低，提高抽油机启动的安全性。变频控制回路还能够对抽油机的运行状态进行有效控制，避免抽油机的内部电路，出现异常运行和超负荷的情况。

3 数字化抽油机在机械采油中的应用

3.1 自动平衡调节技术

抽油机在实际工作过程中，会受到多方力的冲击和影响，导致悬点处荷载发生较大的变化，如果不能采用合理的方法对抽油机进行平衡，就会导致抽油机的运行效率大幅度下降，还会缩短电动机和减速箱的使用寿命。如果抽油机长期处于不平衡的状态，会对各个连接螺栓造成影响，甚至可能会出现螺栓断裂的情况和抽油机翻机事故。为了对这一问题进行有效解决，可以将数字化抽油机应用其中。数字化抽油机中的自动平衡调节装置具有操作简单、结构紧凑、维护方便和可靠性高等诸多优势，可以根据抽油机运行状况自动调节平衡状态。抽油机平衡调节装置中包括诸多配件，分别为旋转梁、涡轮丝杆升降机、支座、固定梁等，通过这些配件的相互配合和相互协调，能够有效实现抽油机的自动化平衡。

3.2 最佳冲次判定和调节技术

对油井工况最主要的判断依据就是油井示功图，通过对油井示功图进行分析，能够对油井的产量进行明确。所以通过对供液能力示功图和理论示功图比值进行分析，能够对油井供液能力进行有效判断，也能够根据相关数值和参数开展抽油机冲次的自动控制。为了能够对抽油机的数据采集工作、运算工作和控制工作进行优化，提高系统运行的安全性和可靠性，可以将最佳冲次判定技术和相关装置应用于数字化抽油机中。首先，需要了解目前此种情况下抽油机的荷载位移功图，通过对计算机的应用，能够了解当前抽油机的产液量。其次，要对抽油机冲次进行改变，然后再对示功图进行重新获取，通过相应计算能够得到对应的产液量。最后，将两次所得产液量进行对比，如果比值小于1，则为最佳冲次，如果比值大于1，需要重复以上步骤，直到比值小于1。在容量较小的抽油机智能控制柜中，可以实现最佳冲次判定程序的稳定运行。由于在应用过程中采用的是产液量的相对变化值，而不是绝对值，所以在改变前后和油井参数相关的方程计算比值可以忽略，只需要荷载位移功图的变化情况进行对比。通过应用数字化抽油机，能够实现独立的数据运算、数据控制和数据采集，减少对上位机的依赖，能够使系统运行的可靠性和安全性显著提升。

3.3 智能控制技术

在当前油田采油过程中，常见的采油方式为有杆泵抽油。这种结构主要分为三部分，分别为抽油杆柱、井下抽油泵和地面驱动设备。其中，地面驱动设备又可以称为抽油机，是由减速器、驱动电机、平衡块和游梁等诸多部分共同组成的。在实际运行过程中，电机带动减速器和平衡块共同运动，使驴头呈现出圆弧状，确保安装在驴头上方的吊绳进行有效运动，驴头与平衡块朝着相反的方向运动，在双方力矩基本相同的情况下，一方提高势能，可以正好对另一方释放的势能进行吸收，所以只需要对抽油机的平衡进行有效调节，除了机械磨损外，电机所有做功，都能够用来提高液油的势能。但是，抽油机在实际运行过程中存在发电问题和周期性交变荷载问题，所以在实际应用过程中，以此来实现平衡调节，只能通过负载特性进行充分考虑和控制。

井下抽油泵属于一种较为特殊的往复泵，能够使动力从地面抽油杆传递到井下，实现抽油杆的往复运动。抽油泵中主要包括柱塞、泵筒、游动阀、固定阀等组成。在上冲程过程中，下腔容积逐渐增大，降低压力，通过上下压差能够打开固定阀，使原油进入下腔中。此时，在上下压差的作用下，使游动阀关闭，将上腔内的原油排放到地面。在下冲程过程中与之相反，柱塞通过一上一下实现一次循环，在实际运动过程中进行反复循环。在抽油工作开展过程中，最直接的设备就是抽油泵，对抽油泵的运行质量和运行效率不断提升，能够提高石油开采量，促进石油行业的发展。

智能控制属于一种混合控制模式，其中不仅包括数字解析模型，同时也包括非数字广义模型。智能控制对象主要包括具有不完全性、复杂性和模糊性的非数学过程。通过相关知识进行分析和推理，对求解过程进行启发和引导。智能控制技术中最主要的内容并不是数学模型，而是对任务进行处理以及世界模型的符号、描述、环境识别和推理机的开发和设计。智能控制系统中的重点在于智能机模型，而非常规控制器。智能控制系统具有较强的学习功能，能够对一个环境和过程中的位置特征进行有效学习，从中得到了相应的经验，以此做好进一步的分类和控制工作，从而改善整体性能。智能控制系统还具有较强的适应能力，正视能力是不依赖模型的自适应。如果系统中出现异常和故障，系统能够对故障进行自动检查和分析，也能够进行自我修复。智能控制系统对于一些较为分散的成本信息和复杂任务都有较强的协调能力，而且在实际应用过程中还具有一定的灵活性和主动性。

3.4 节能技术

由于当前油田开采过程中，所应用的抽油机消耗能量较大，所以节能问题已经受到了社会各界的广泛关注。对抽油装置的电机进行合理选择，能够对节能工作具有重要影响。抽油机在实际运行过程中，电机通常处于轻载状态，运行功率和运行效率都相对较低。主要是由于抽油机的运行特点，和三相异步电动机的特性不符，将变频调速器应用其中，能够提高矢量控制效率，同时根据抽油机的特点可以对电动机的输出功率进行自动调节，不仅能够减少电流，还能够提高系统的功率，有效降低变压器的负担，也对线损问题进行有效缓解。可以通过调整机械来对抽油机的冲程频次进行合理调整，在调整完成后不能随意更改。变频调速能够根据实际运行情况实现对抽油机的转速的适当调整，对整泵的满意度进行调整，提高抽油机的运行效率，提高原油产量，减少功率消耗。

4 结语

总体而言，数字化抽油机是当前采油工作当中较为先进的设备。数字化抽油机是将先进的信息技术、传感器和集成电路等内容融入其中。数字化抽油机在实际应用过程中具有诸多优势，本文针对这些内容进行分析，能够对数据进行有效采集，优化控制方法，提高自动调节功能，而且还能够对自动监测功能进行优化和完善。通过这一技术的应用可以对采油工作中存在的诸多问题进行有效解决，延长机械设备的使用寿命，提高油田的开采效率，提高石油行业的经济效益。