數字化油田機采井平衡度分析及治理

朱云龍 （大慶油田有限責任公司慶新油田）

數字化油田機采井平衡度分析及治理

朱云龍 （大慶油田有限責任公司慶新油田）

數字化油田建設實現了電流數據實時回傳，電流平衡度實時計算，但同時也出現了一些新問題。通過數采電流與人工實測電流問題對比，原因分析并逐項治理，總體平衡率上升了約13個百分點，取得較好效果。可見，數字化采集設備、模塊型號、上下死點的確定，以及rtu箱連接線等因素都是影響機采井數字化平衡度準確性的重要原因。

數字化油田；機采井；平衡度；節能

抽油機工作過程中，在上沖程時，驢頭懸繩器需要提起抽油桿和液柱，電動機需要做功，才能使驢頭上行；在下沖程時，抽油桿在自重的作用下克服浮力下行，這時電動機需要輔助懸點一同舉升平衡塊做功[1]。電動機在上下沖程中做功相等叫做抽油機的平衡。抽油機如果在平衡較好的狀態下運轉，可以減少減速箱的最大輸出扭矩，延長設備的使用壽命，減少設備對電網的最大需量，提高電動機和變壓器的負載率[2]，減少供電設施的容量，節省電能。

1 基本情況

截至目前，油田共有抽油機井約368口，2010年全部完成了數字化油田改造，電流數據實現了遠程采集，實時傳輸。平衡率實現了在線計算，網絡實時發布。通過數字化發布系統，統計出2月17日共有95口抽油機井存在不平衡情況，總體平衡井比例僅為74.2%（表1）。

表1 2015年初抽油機井數字化平衡情況統計

2 問題查找及治理

2.1不平衡原因查找

針對本油田數字化平衡率低的原因，進行認真分析，認為數據統計存在不真實的情況，因此，對數字化自動采集電流與人工手持電流表測得的電流進行比對，發現數字化平衡率低的原因可歸為3類：采集電流與實測電流不符的井；數字化電流不回傳或者數據流中斷井；抽油機井電動機實際運行電流不合格井。

第1、第2類井屬于數字化問題，第3類井屬于生產管理問題。

2.2平衡度低的原因分析及解決方法

對油田平衡率低的情況主要從數字化數據采集和變頻井兩方面進行分析，并提出解決措施。

2.2.1 數字化方面存在的問題分析

目前慶新公司上報平衡度電流取自數字化系統，電流數據采集缺失和不準問題影響單井平衡度及平衡率指標的統計，加大了平衡管理的難度；因此，首先要解決數字化電流缺失和不準的問題。

數字化電參數據缺失主要是無線傳感器受天氣、人為和環境的影響，導致傳輸信號不穩定。通過改成有線傳感器可解決問題，這項工作目前正在進行。無回傳數據的抽油機井，采用人工現場錄取，人工錄入到A2的方式進行。

以現場實測電流為準，與數字化電流對比，選出兩者相差較大的井作為分析對象。把以下6口井作為典型類型進行分析（表2）。

從6口井的數據可以看出:

1）1—2井，明顯存在數字化單項電流與實測電流偏差大，并且電流采集值大。通過現場查看配電箱，發現配電箱內接線輸入、輸出端不統一，連接線方向、線序都存在問題。

表2 數字化采集與實測電流對比

2）3—4井，通過電流數據對比，即使線路無問題，誤差率仍然較高，并且這種現象北區井居多。分析是：307模塊無角位移，所測沖程的上下死點的確定點產生偏移，使沖程未到達真正的上下死點所采集到的最大電流，歸屬上下沖程判斷錯誤。

3）5—6井，數字化電流與實測電流存在2倍關系，分析是：配電箱中安裝的互感器不完全是一個批次或同一型號的，變比系數不一致，導致所測電流不準。

2.2.2 數字化問題解決方案

針對以上問題作出相應的解決方法：

1）目前無線傳感器暴露出很多缺點，全部換掉又會造成成本和資源的浪費，最佳的處理辦法是，只對損壞的無線傳感器更換有線傳感器，在沒全部更換的情況下，數據缺失的井采用人工測量的方式。

2）對配電箱內部數據連接線進行整改，糾正連接不正確的接線。

2.2.3 變頻井平衡問題的解決

由于數字化電參存在的問題導致數字化計算出的功率平衡數據不準，在整改完善前，采用人工測試電流平衡度判定是否平衡。因此，要求在測試時打到工頻狀態半個小時以上后進行測試，測試后再打到變頻狀態下工作，每10天測量一次。

2.3平衡管理方面的問題及解決辦法

2.3.1 管理方面存在的問題

1）由于抽油機井產液變動較大，使原有的平衡塊即使調到止點，也無法平衡，由于公司缺少平衡塊，導致一些平衡塊調至止點井，平衡無法調整。

2）按照Q/SY DQ0815—2013《采油工程技術指標計算和統計方法》，新的平衡標準是下電流/上電流，值在85%～100%之間的抽油機井為平衡井，要求高于2002年的標準，產生了較多的不平衡井。對于積壓的不平衡井數量過多的問題，重新制定平衡率指標以及相應考核制度，使調平衡工作有序的進行，同時根據日后工作量逐步提高標準，達到提高平衡率的目的。

2.3.2 治理止點不平衡井

針對平衡塊調至止點仍不平衡井的治理情況。對偏杠鈴六型抽油機，如果扭矩及載荷指標均不超，可以把目前標配500 kg平衡塊，換成1組（2塊）800 kg平衡塊；如果扭矩及載荷指標有一項超額定數值，采取逢檢泵上提泵掛，直至換型的措施；對雙驢頭、異型以及常規抽油機，多數是8型機，主要方案有兩種：對于嚴重不平衡的井，把800 kg的平衡塊換1組1100～1200 kg，；對于平衡不嚴重的井，安裝1～2組輔助平衡塊（200～250 kg）。目前共治理18口止點不平衡井，調換平衡塊后均達到平衡狀態。

2.4增加平衡管理輔助軟件

平衡率是動態數據，根據井況隨之發生變化，是一項需要長期跟蹤治理的工作，及時性對平衡管理工作非常重要。借助數字化管理平臺，在采油工程軟件里新增兩項功能，分別是平衡度指標篩選功能和平衡率指標統計功能。平衡度指標篩選功能可查詢連續天數內滿足設定范圍的單井平衡度信息；平衡率指標統計功能可統計各區及公司每日平衡率指標，可隨時查看公司全井平衡率及單井平衡度情況，對平衡治理起到了實時監督的作用，及時發現及時調整，大大提升了管理水平。

2.5分析結果

通過逐一分析影響平衡度準確性及造成平衡率低的原因，制定了相應的解決方案，通過方案的實施，最終達到提高平衡率的效果。表3為導致平衡率低的因素分類及相應解決措施。

表3 平衡率問題因素及措施

3 治理效果

2015年，通過對數字化硬件、軟件的整改完善，加大監督管理力度、對調到止點不平衡井治理后，統計抽油機井368口，其中有32口為欠平衡井，11口為過平衡井，不平衡井共43口，平衡井共282口，平衡井比例為88.3%，同比上升了近13個百分點。

從調整前后的單井耗電量對比看，節能效果均較為明顯，為機采節能創造良好態勢。表4是4口調平衡井的調整情況，不難看出平衡調整后，單井能耗平均下降了17 kWh/d。

表4 4口調平衡井平衡調整前后電流及日耗電對比

4 結論

1）數字化采集設備問題、模塊類型、上下死點的確定，以及rtu箱連接線等原因都有可能影響機采井數字化平衡度的準確性。

2）數字化油田的數字化管理，可以實現平衡數據的實時管理，相對于常規方法，可以節省人力物力，如果數據準確，具有較好的發展前景。

3）較高的平衡度對于降低機采井能耗具有積極意義。

[1]張琪.采油工程原理與設計[M].東營:石油大學出版社，2000:9.

[2]程文軍，梁政，周代余，等.提高機械采油系統效率研究[J].西南石油學院學報，1999，21（4）：67-69．

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.018

2015-12-16

（編輯 李發榮）

朱云龍，工程師，2006年畢業于大慶石油學院（石油工程專業），從事采油工程及數字化管理工作，E-mail：wxzyl@petrochina.com. cn，地址：黑龍江省安達市昌德鎮，151413。