抽油机井智能变频控制技术的研究与应用

抽油机井智能变频控制技术的研究与应用
作者：刘晓垒杜敏彭晔
来源：《电脑知识与技术》2013年第16期
摘要：在抽油机井生产过程中，通过对功图进行分析，对上下冲程进行合理优化，远程控制发动机变频运行，从而实现抽油机井全过程动态智能控制。

该系统不仅能提高生产管理水平、降低劳动效率，而且能够增加原油产量、降低能源消耗。

关键词：zigbee；抽油机井；示功图；饱满度
中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）16-3877-02
随着油田地面工艺优化简化的深入，对油田生产管理提出了更高的要求。

“港西模式”基本实现了油井的远程监测，为油田生产管理提供了科学的依据。

但是如何利用监测的生产数据实现油井的远程控制，达到系统真正闭环自动运行，尚未真正实施。

智能控制旨在解决以下几个问题：
1）抽油机井的生产参数不协调，部分油井在供液不足的情况下仍采用较高的冲次，不仅导致泵效较低，同时增大了悬点载荷，影响了系统采收效率的提升；
2）部分油井的拖动系统配置不合理，属于高耗能产品，严重制约了效率的提高；
3）抽油机平衡度不合格。

随着抽油机生产载荷的变化，原来合格的平衡度也变得不平衡，因此也需要控制系统自动的加以甄别，以变频方式自适应，实现节能的高效率。

1 技术原理及组成
1.1系统架构设计
整个系统共分为三个子系统，现场抽油机井工况采集子系统、抽油机井调控子系统、服务器专家分析子系统三部分组。

现场工况采集子系统主要负责抽油机井工况的数据采集，并将该数据通过无线方式传送到油田局域网服务器供专家分析子系统使用；服务器专家系统对现场数据及工况进行分析后，通过无线网络将控制指令下发到抽油机调控子系统，由抽油机井调控子系统完成抽油机的工控参数调整，最终完成整个闭环调控系统。

抽油机井工况采集子系统除了有压力、温度、载荷及电量采集模块外，还在抽油机井现场特别安装了摄像头，这是由于抽油机井调控子系统在实现闭环控制的同时，还可以实现抽油机井的远程启停。

为了现场的生产安排，该系统中配备了远程监控摄像头，在实现闭环调控的同时也可以对远井场工况进行实时监控。

抽油机井调控子系统由变频和能量回馈单元组成，通过频率来调整油井参数，能量回馈单元用于将抽油机下冲刺的能量回馈到电网，从而达到节能的目的。

服务器专家分析子系统，主要有数据接收模块、数据处理模块、功图数据分析诊断模块以及指令决策模块，这四部分共同完成现场工况数据的分析处理及决策指令的下发。

1.2系统工作原理
抽油机运动特点是带负荷启动，启动力矩大。

为了满足最大转扭的需求，同时为保证在结蜡、出砂和抽油机不平衡时有一定裕度，抽油机必须配备较大功率的电机、减速箱和变压器。

但是正常生产时抽油机驴头承受的是周期性脉动负荷，最大负荷与最小负荷差值大，在一个冲程中相当长的时间处于轻载运行状态，大部分井的运行功率仅是电机装机功率20～30%，即所谓的“大马拉小车”，致使电机效率降低，能耗较高。

2 结论
经过实际的生产试验测试，验证了该技术的可行性，达到了节能降耗增产增收的预期效果，为抽油机井的智能变频调控提供了一种新的实现方法，经济效益十分显著。

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