自動(dòng)控制系統(tǒng)在采油管理中的應(yīng)用

孫書(shū)偉

摘 要：隨著油藏逐年開(kāi)采，地層能力下降導(dǎo)致油藏供液能力逐步下降，出現(xiàn)了抽油系統(tǒng)能量損耗、漏失量增大的問(wèn)題，機(jī)采系統(tǒng)效率出現(xiàn)大幅度降低，注水開(kāi)發(fā)工藝在一定程度上緩解這一問(wèn)題，但不能根本解決。目前文南采油管理三區(qū)地層供液不足井逐年增多，目前全區(qū)開(kāi)井84口井，供液不足井47井次，占全區(qū)總開(kāi)井的55%，供液能力差是目前導(dǎo)致機(jī)采系統(tǒng)效率低下的主要問(wèn)題。針對(duì)于能降問(wèn)題補(bǔ)充能量手段有限，如何降低地面能耗就成為目前采油管理中提高機(jī)采系統(tǒng)效率的最直接有效的手段。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集

1 項(xiàng)目背景

1.1現(xiàn)狀（基本規(guī)模及能耗現(xiàn)狀）

目前文南油田采油井全部是采取的深井泵采油技術(shù)，油井井口通過(guò)深井泵將地層產(chǎn)液開(kāi)采至地面后再經(jīng)過(guò)計(jì)量站匯集后中轉(zhuǎn)至聯(lián)合站處理。井口耗能設(shè)備主要由兩種：一是抽油機(jī)電機(jī)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)再通過(guò)游梁曲柄結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)轶H頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。二是井口加藥泵，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，目前文南采油管理三區(qū)共有游梁式抽油機(jī)96臺(tái)，開(kāi)井84口，其中常開(kāi)79口，間開(kāi)5口井，井口加藥泵54臺(tái)。機(jī)采系統(tǒng)日耗電量約為18253度左右，單臺(tái)抽油機(jī)耗電量最高達(dá)到450度，單臺(tái)加藥泵日耗電量9度左右。

1.2項(xiàng)目實(shí)施的目的

降低機(jī)采系統(tǒng)地面能耗，提高機(jī)采系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)。

2 主要技術(shù)概況

2.1 技術(shù)思路

通過(guò)控制地面用電設(shè)備工作制度調(diào)整油井生產(chǎn)時(shí)間，提高工作效率，降低設(shè)備能耗。一是對(duì)供液嚴(yán)重不足的井采取間開(kāi)手段，降低抽油機(jī)地面能耗，提高系統(tǒng)效率;二是對(duì)地面加藥設(shè)備采取間開(kāi)加藥手段，降低加藥泵用電量，提高系統(tǒng)效率。

2.2 核心技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

1、通過(guò)自動(dòng)啟停系統(tǒng)設(shè)置抽油機(jī)井的啟停時(shí)間，達(dá)到低效停機(jī)的節(jié)能效果;

2、配備軟啟動(dòng)功能，大大降低電機(jī)的啟動(dòng)電流，減少?zèng)_擊電流對(duì)電機(jī)絕緣的破壞、降低電機(jī)運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命;

3、實(shí)現(xiàn)本地、遠(yuǎn)程設(shè)置、啟停控制功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制。

4、井場(chǎng)聲音、影響報(bào)警，實(shí)現(xiàn)開(kāi)井現(xiàn)場(chǎng)警示，提高安全系數(shù)。

5、通過(guò)時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)加藥泵的自動(dòng)啟停，間歇開(kāi)泵，實(shí)現(xiàn)節(jié)電效果。

2.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

通過(guò)設(shè)備投用，減少井口抽油機(jī)、加藥泵等用電設(shè)備的用電量，達(dá)到節(jié)能效果，根據(jù)油井供液情況，抽油機(jī)開(kāi)井時(shí)間設(shè)置八小時(shí)，高耗能電機(jī)每井次可節(jié)電300度，節(jié)約比例66.7%，加藥泵間開(kāi)時(shí)間設(shè)置2小時(shí)，每井次節(jié)電8度，節(jié)電比例91.6%。

3 項(xiàng)目實(shí)施情況

3.1項(xiàng)目研究過(guò)程

3.1.1數(shù)據(jù)采集

通過(guò)在抽油機(jī)井上安裝遠(yuǎn)程示功儀采集所需的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采集參數(shù)包括示功圖、沖程、沖次、啟停時(shí)間、啟停狀態(tài)等參數(shù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)采集傳輸控制方案如圖2所示。

3.1.3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前準(zhǔn)備

3.1.3.1、硬件準(zhǔn)備：

負(fù)責(zé)在指定的安裝示功儀間抽井上，實(shí)現(xiàn)功圖數(shù)據(jù)采集及傳輸。負(fù)責(zé)間抽、遠(yuǎn)程啟停控制裝置等相關(guān)設(shè)備的安裝，保證間抽井可以按照設(shè)的間抽制度工作運(yùn)行。

3.1.4、軟件準(zhǔn)備：

負(fù)責(zé)在四廠監(jiān)控室安裝間抽智能優(yōu)化軟件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳回的功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行間抽制度優(yōu)化計(jì)算，得到合理間抽工作制度數(shù)據(jù)，設(shè)定啟停機(jī)時(shí)間。

3.1.5、測(cè)試流程設(shè)計(jì)

待試驗(yàn)間抽井的軟、硬件安裝調(diào)試完畢，按下面流程進(jìn)行測(cè)試。

第一步：為使測(cè)試井的液面和地層壓力恢復(fù)到較好的水平，可先停井一段時(shí)間（暫定停井時(shí)長(zhǎng)為2個(gè)小時(shí)）恢復(fù)液面和地層壓力。

第二步：待停井時(shí)間達(dá)到2小時(shí)后，啟動(dòng)抽油機(jī)，示功儀傳回功圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，確定下次停機(jī)時(shí)刻及停井時(shí)長(zhǎng)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程停井操作。

第三步：待第二步中確定的停井時(shí)長(zhǎng)完成后，啟動(dòng)抽油機(jī)，同時(shí)分析計(jì)算得到下次的停機(jī)時(shí)刻及停井時(shí)長(zhǎng)，并設(shè)置相應(yīng)的停井和啟井操作時(shí)間。

第四步：該測(cè)試井按照第三步設(shè)定的啟停井時(shí)間連續(xù)運(yùn)行30天。

第五步：測(cè)試井連續(xù)運(yùn)行30天后，再次根據(jù)功圖數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前油井工況進(jìn)行分析，并對(duì)前期測(cè)試情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，同時(shí)確定下一輪測(cè)試井的“間抽制度”。

第六步：測(cè)試完成，雙方對(duì)試驗(yàn)效果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

3.1.6對(duì)井口加藥泵通過(guò)采取微電腦時(shí)控開(kāi)關(guān)控制開(kāi)停時(shí)間，時(shí)間設(shè)置為15：00-17：00，開(kāi)機(jī)時(shí)間2小時(shí)，停機(jī)時(shí)間22小時(shí)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或?qū)嶋H應(yīng)用情況

3.2.1經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)采井優(yōu)選，挑選W72-169井安裝抽油機(jī)自動(dòng)啟停控制裝置。

典型井例：W72-169

W72-169井位于屬于我區(qū)66#計(jì)量站，該井位于66#計(jì)量站北300米，生產(chǎn)層位 S2下8S3上1-7S3中3，井段3078.5米-3439.5米，日產(chǎn)液量3.7噸，日產(chǎn)油1.5噸，日產(chǎn)氣39方，泵掛2300.85米，工作制度38mm長(zhǎng)泵，沖次3.5次，沖程4.8米。該井在生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期處于供液不足狀態(tài)，適合采取間開(kāi)生產(chǎn)制度。

2018.9.30，對(duì)該井更換配電箱為自動(dòng)啟停控制裝置柜，并采取間開(kāi)措施，每天23：30-7：00開(kāi)井，其余時(shí)間停井，變更生產(chǎn)制度后，生產(chǎn)狀態(tài)明顯變好，且液量未產(chǎn)生明顯變化。

通過(guò)裝置開(kāi)抽后發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)制度有效解決了油井供液不足的問(wèn)題，將油井產(chǎn)出液在7個(gè)半小時(shí)內(nèi)有效舉升至井口。

用電量統(tǒng)計(jì)：

該井采用45KW電機(jī)，電機(jī)24小時(shí)開(kāi)井耗電量約450度左右，目前間開(kāi)7個(gè)半小時(shí)，日耗電量140度，節(jié)電310度左右

4 節(jié)能環(huán)保效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)抽油機(jī)井間抽系統(tǒng)與智能加藥泵通過(guò)時(shí)間控制間開(kāi)，年節(jié)約電量27.7萬(wàn)度，年節(jié)約電費(fèi)21.6萬(wàn)元，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)：在油田開(kāi)發(fā)的中后期，節(jié)能技術(shù)對(duì)于降本增效建設(shè)效益性油田具有至關(guān)重要的意義，抽油井井場(chǎng)耗能設(shè)備的節(jié)能技術(shù)在為企業(yè)帶來(lái)巨大的效益的同時(shí)，也為國(guó)家節(jié)約了大量的能源，企業(yè)發(fā)展同時(shí)為環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)，在各大油田均有推廣應(yīng)用的廣泛前景。

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