抽油機數字化控制技術

李寧 李海濤

摘要：隨著現代化、信息化的不斷發展，各個企業的生產規模也不斷擴大，使得我國能源需求量與消耗量呈顯著上升趨勢。石油作為能源的重要組成部分，隨著經濟技術的不斷發展，也不斷發展，并逐漸形成了系統化的產業鏈。抽油機，作為石油工業中重要機械設備，也開始向數字化不斷邁進，并逐漸實現了智能化操控，對于施工難度大、安裝復雜工作的處理，具有顯著優勢。本文從數字化抽油機的系統結構出發，簡述數字化抽油機控制技術。

關鍵詞：抽油機;數字化;數字化控制技術;采油工藝

引言：

市場經濟不斷發展，無論是我國的社會形勢，還是國際化的經濟格局，都處在動態變化之中。不斷有新興產業興起。而石油作為基礎能源，其需求隨著企業規模及數據總量的擴大，不斷增加。促使石油產業不斷發展，技術更迭速度也逐漸增加。而現代信息技術的發展，使得石油產業也逐漸實現了自動化與數字化。利用先進的技術及設備，也使得石油開采工作的效率逐漸提升，為石油企業工作效率提升創造了堅實基礎。

一、抽油機控制系統構成

數字化油田控制系統，主要包括變頻器、平衡調節裝置、傳感器及終端控制等基礎功能構建。變頻器主要發揮電流調平作用，還可以控制抽油機的電機速度，進而控制其沖次。還可以使電機軟啟動。傳感器則主要發揮數據收集功能，能夠動態化的采集抽油機的工作數據，如載荷等。啟停模塊則主要對信息系統接收站下達的各項指令進行分析，從遠程控制抽油機的啟停。平衡裝置同樣控制抽油機的啟停，但其主要針對的是平衡塊力臂[1]。井口遠程終端，則主要用于接收信息，并完成信息的傳輸。站控信息系統，是將信息收集后，進行數據分析的軟件，還可計算出石油的最終產量。

二、數字化抽油機控制技術

（一）平衡調節

抽油機是否處于平衡狀態，一般無法實時顯示，但是抽油機自動化控制系統可以實現對其的動態監測[2]。抽油機的系統調節一般采用手動調節與自動調節兩種方式，具體操作方式如下，手動調節是可以將平衡調節旋鈕調整到手動位置，需要伸長，則向遠離驢頭方向旋轉，而需要縮短在，則需靠近驢頭方向旋轉。自動調節，是將按鈕調節到自動擋，然后遠程監測移動終端，進行平衡控制。平衡控制可以降低峰值電流，有效保護減速器，也可以降低抽油機的能源消耗，是數字化抽油機常用控制技術之一。

自動抽油機平衡判斷，主要利用的是電功率平衡閥，通過大數據收集，可以將抽油機運行過程的狀態，用數據直觀的展現。數據反饋給移動終端。移動終端的運算電路，可以準確的進行分析，而確定平衡調節的大小，平衡塊實時變化、來回運動，也可以保證抽油機一直處于平衡狀態。自動平衡調節，不僅可以降低工作人員工作量，還可以保證抽油機的工作效率。

（二）狀態判斷

在抽油機上安裝不同類型的狀態檢測設備，包括載荷、位移傳感器等。可以實現對油井工作狀況的分析，也可以為故障判斷創造基礎。利用狀態設備所形成的功圖，可以綜合評估油井工作狀況。通過數學模型、算法等，可以準確對比泵的功率圖，也可以確定抽油泵的工作狀態。

（三）沖次調節

數字化控制系統，能夠對抽油機進行自動檢測，且檢測結果能夠通過直觀的方式展現出來。沖次調節可以根據方式不同，分為手動無級調節以及自動調節沖次。手動調節，需要首先將調整旋鈕旋轉至手動檔，如果需要增加沖次，則向右調節，反之，需要減少沖次，則需要向左調節。自動調節沖次，則需要將旋鈕調至自動檔，遠程進行沖次調節。手動調節在需檔位為自動檔時，不發揮調節作用。遠程終端控制，采用沖次優法算法對抽油機沖次進行調節，再通過變頻器，可以調節旋轉速度，使得抽油機的沖次變化，處在最佳狀態。

抽油機的沖次處于最佳工況，可以減少能耗，降低抽油機的運行成本。自動化的沖次調節能夠提升沖次控制的有效性，且能夠使抽油機形成電機閉環，即使出現故障，也可以及時進行判斷與調節。

（四）啟停控制

在抽油機井口遠程終端控制中，增加電流傳感器，可以對抽油機的運行數據進行收集，進而實現對抽油機的動態監測。一旦出現電機缺相、空轉等現象，也可以及時觸發啟停控制與報警系統，實現風險的及時截停。抽油機的遠程啟停，是通過終端利用通訊線，將命令傳輸至啟停模塊實現的，啟停模塊可以通過實現抽油機的目標控制，進而實現遠程停放抽油機。啟停智能控制，不僅可應用于風險預防，也可以被用于抽油機的日常運行之中。

結束語

數字化與智能化是未來各個行業發展的主要方向。為了更好地滿足企業生產與技術革新需求，能源行業也需要不斷推進數字化建設。抽油機的數字化技術應用，能夠極大程度地改善生產效率，并且優化生產過程，也可以降低企業生產的成本，使得石油能源能夠得到充分利用。本文分析了抽油機數字化控制系統基礎結構，并從平衡調節、狀態判斷等角度，詳談數據化技術應用，望予同行以借鑒。

參考文獻：

[1]郭強，丁喬，孫曉紅.卷揚式長沖程抽油機的性能測試研究[J].北京石油化工學院學報，2018，26（2）.

[2]謝穎，郭金鵬，單雪婷，等.油田抽油機用感應電動機三維瞬態溫度場計算分析[J].電機與控制學報，2019（10）：59-67.