抽油機變速運行智能控制系統
 
 
   

在抽油機井的全生命周期中,其產液量是一個不斷變化的過程,投產初期油井產液能力相對較高,開發后期產液量逐漸下降,并出現明顯的波動,產液波動增加了現場的管理難度,不能及時調參導致油井效率降低、工況惡劣,舉升系統有效工作壽命大幅度降低。抽油機井的閉環控制、自動調參技術可以有效解決上述問題,提高現場管理水平。

傳統的抽油機井在工頻運行時,懸點的運動過程為強制性準正弦速度分布形態,低速區漏失率偏高、高速區流體阻尼偏大、固定的加減速過程使桿柱承受較大的振動和慣性負荷;因此,單純的閉環控制解決了自動調參問題,但仍不能滿足降低負載、改善工況的需求,為了更高效的解決上述問題,優化系統管理,提升系統性能,我們提出了一種抽油機變速運行智能控制技術,實現抽油機井的遠程閉環自動調參和柔性控制變速運行。

抽油機變速運行智能控制系統由數據采集、數據通訊、工況分析、柔性控制等4部分組成,單井配套硬件參見圖1。

圖1 單井配套硬件
首先由智能終端設備(手機、平板等)向閉環控制器發送數據讀取指令,閉環控制器接收到上述指令之后,開始與井場測控單元進行通訊,獲取抽油機井當前的地面功圖數據和運行沖次,閉環控制器依據地面功圖數據計算抽油機井的當前泵效,并將數據發送到智能終端設備進行顯示。 現場技術人員依據抽油機井的當前泵效,在智能終端設備上設定目標泵效,智能終端設備依據閉環協調計算公式計算出目標沖次,并將目標沖次以指令的形式發送給閉環控制器,閉環控制器接收到指令之后控制變頻控制器,調整系統運行頻率,達到改變沖次的目的。如果經過一次調整并不能達到理想的泵效,可重復上述操作。抽油機變速運行智能控制原理圖見圖2。

圖2 抽油機變速運行智能控制原理圖
2016年運用抽油機變速運行智能控制技術現場實施100口井。根據已實施井的效果對比,平均單井綜合節電率18.8%,系統效率提高5.38個百分點。2018年繼續推廣應用400口井。

實施抽油機變速運行智能控制技術后,對Z63-140、Z63-35、Z63-71、Z63-183、Z63-138、ZX10-47、ZX10-92等具有可對比數據的油井的檢泵周期進行對比統計,平均相對長壽時間最短也超過51%。實現了降低負載、改善工況,延長檢泵周期的綜合效果。

 

現場圖

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