螺桿泵智能工況診斷技術在油田的應用

劉生平

摘要：螺桿泵智能工況診斷技術是油田開采中應用比較廣泛的一種方式，油田開采過程中應用螺桿泵智能工況診斷技術，能夠實現自動診斷，自動控制，無人值守，能夠遠程監控，防盜報警，實現數字化、網絡化管理。螺桿泵智能工況診斷技術能帶來極大的便利和安全，所以如何進一步實現智能的螺桿泵工況診斷、提高油田開采系統的生產設計和管理水平，是當下急需探索的問題。

關鍵詞：螺桿泵;智能;診斷技術

前言：

在油田中應用螺桿泵智能工況診斷技術，需要完善螺桿泵配套工藝，提高螺桿泵攜砂能力等手段，促進油田螺桿泵采油技術水平。雖然在現階段的油田現場應用方面取得了很大的成績，但也存在著一些問題，比如調參不合理、不及時導致了系統效率較低，電流、套壓、扭矩偏高導致了設備故障甚至發生事故。所以技術人員應積極研究螺桿泵技術并實現在油田中的應用。

一、油井工況實時診斷系統技術原理

螺桿泵智能工況診斷技術的原理是：真正實現閉環控制和準確控制螺桿泵井的動液面、電流、扭矩、套壓、轉速等重要參數，實現實時測量、實時診斷、在線調參以及及時處理問題。這項技術包括的四個子系統分別是數據采集系統、跟蹤系統、控制系統和遠程無線監控系統。數據采集系統能夠實現螺桿泵井的動液面、扭矩、軸向力、電流、電功率、轉速等工況數據的在線檢測，跟蹤系統需要分析數據并計算，實時跟蹤螺桿泵井的工作狀態，計算出它的供液情況、載荷情況、抽汲情況及變化規律，控制系統是通過變頻調速器保持螺桿泵采油的工作效率，遠程無線監控系統需要進行信息傳輸和遠程控制，將油井的異常情況用短信息發送給管理者。螺桿泵工況常見的診斷方法有電流法診斷、憋壓法診斷、扭矩法診斷、液量變化法診斷這幾項。

二、技術特點

這項系統有很多的優點，例如，實時監測動液面，通過對動液面的監測，防止油井沉沒度較低時抽空，出現燒泵現象;跟蹤測量并分析電流、有功功率、動液面、供液情況等，判斷結蠟、桿斷、偏磨等現象的出現或趨勢，根據結蠟的原因，制定熱洗制度，防止斷桿，及時發現偏磨，避免管漏，延長使用期限和檢泵周期;優化和設計螺桿泵井的設計，采用變頻自動調速或停機，減少損壞螺桿泵井;使用遠程無線監控，將螺桿泵的原始信息傳輸到控制管理中心，信息、調參、故障報警等可實現遠程控制，保存油井的工作參數等信息，方便人們的檢索和查閱。

三、軟件構成及功能

螺桿泵工況診斷技術需要建立電參數推算光桿扭矩理論模型，將電參數曲線轉化成扭矩曲線，這時能夠得到扭矩因時間而變化的曲線，再進行相關的理論分析，將典型工況下的特征值抽取出來，建立典型的工況光桿扭矩特征集，進一步實時診斷螺桿泵井工況，進而形成螺桿泵采油井實時工況診斷軟件系統。這個軟件系統有這幾個板塊組成，分別是螺桿泵井管理，它能夠實現對數據的查詢，其中包括了基礎數據、生產數據、流體物性、電機以及螺桿泵設備數據的管理。工況診斷，首先記錄生產數據，直接導入油井流量自動檢測裝置、油套壓采集裝置采集的產液量、轉速、油套壓數據，手動輸入其他數據，數據全部錄入完畢后，在扭矩計算、動液面計算、扭矩在線診斷的基礎上，診斷分析油井。生產優化分析，得到油井的診斷分析結果之后，優化分析并進行設計油井的產能，制作一份產能優化方案，對油井的生產進行指導。幫助這一板塊的存在是為新用戶而提供的，它主要的功能是系統的介紹系統的各項功能、各功能的操作步驟以及用戶在操作過程中遇到的問題和相關解決措施。

四、井下工況診斷過程及方法

螺桿泵井下工況大多采用常規的初級診斷方法，這是井下工況診斷的主要手段，電流法、憋壓法及扭矩法是其中最常見的診斷方法，但它們雖然能夠大致判斷出現故障的類型，卻很難準確診斷井下泵的工作狀態，比如電流法主要有這幾點原因：地面電機電流的影響因素太多，容易出現變化。受供電電壓的波動影響，油田供電的電網比較分散，電線較長，周邊工廠大型機械設備都靠電力驅動，容易引起電壓的大幅度波動;油田井內結蠟狀況、動液面高低變化、泵的磨損情況等也會影響診斷的準確性，而這些因素又在時時變化著，加大了診斷的難度;油管漏失、螺桿泵定子橡膠脫落、管脫、桿脫等不同的井下事故導致電流時刻變化。這些因素發生時不是單一出現的，經常會同時出現，所以想要依靠電流法判斷井下泵的工作狀況是難以實現的。

五、螺桿泵井下工況類型診斷

螺桿泵工況診斷技術在油田應用中主要會出現這幾種工況類型：螺桿泵井下工況正常運行時，泵效、沉沒度、電流等各項參數在正常范圍內波動，系統穩定運轉，診斷的表現為憋泵起壓正常，泵停后壓力不降低。桿斷脫、管脫工況，計量無產量，動液面上升，診斷表現為憋泵不起壓，盤車沒有反彈力，管脫井的油壓與套壓相同。泵漏失、管漏失工況：泵效逐漸下降，動液面逐漸上升，診斷表現為憋泵起壓慢，泵停后壓力下降，電流逐漸下降。結蠟工況：泵效逐漸下降，動液面逐漸升高，診斷表現為憋泵起壓慢，停泵后壓力不降低，電流升高。工作參數偏低：泵效比較高，而動液面很淺或只在井口，電流較低，憋泵正常。工作參數偏高：泵效較低，電流較高，動液面較低，沉沒度小甚至接近泵吸入口井，憋泵正常。定子橡膠溶脹工況的診斷表現為定轉子過盈偏大于正常值，泵效正常，動液面正常。定子脫膠工況的診斷表現為泵效急下降，動液面上升，電流下降并引起波動。

結語：

螺桿泵智能工況診斷技術具有效率高，占地面積少，安裝、維護參數方便、井況適應力強等優點，在油田開采中的應用取得了良好的效果，能夠為生產管理帶來極大的便利，其中也隱藏著較高的經濟效益和社會效益，所以這項技術的應用前景十分廣闊，具有較大的推廣應用價值。雖然目前還有很多技術難題，但通過一直以來的不斷總結和升級，已經能取得很好地經濟效益。

參考文獻：

[1]梁志艷，王磊磊，唐照星.塔河油田螺桿泵配合水溶性降黏劑稠油開采技術[J].油氣藏評價與開發，2020，10（02）：111-115.

[2]李銘.油田地面驅動螺桿泵采油技術優化探析[J].化學工程與裝備，2019（09）：104-105.

[3]張剛.油田采油直驅螺桿泵效率研究[J].江西化工，2019（04）：129-131.