數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展探討

程艷楠

（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠信息中心，黑龍江 大慶 163853）

0 引言

隨著油田開采行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，抽油機(jī)技術(shù)也在不斷更新。近年來，油氣開采企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)的石油開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)和智能化管理，與以往的抽油機(jī)相比，工作效率更高，耗能更低，很大程度上提升了油田開采的質(zhì)量和效率，有效降低了采油成本。目前，數(shù)字化抽油機(jī)在油田中的長期使用極大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得了廣泛的應(yīng)用和普及，使石油開采業(yè)向著自動(dòng)化方向發(fā)展。

1 數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)概述

數(shù)字化抽油機(jī)涵蓋信號采集等多種功能，是油田開采實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的重要基礎(chǔ)。數(shù)字化抽油機(jī)的信號采集是通過在設(shè)備上配備遠(yuǎn)程終端功能，使獲得的信號通過合理的運(yùn)輸途徑進(jìn)行傳輸，最終至網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。同時(shí)，對于平臺所傳輸?shù)母黜?xiàng)指令，數(shù)字化抽油機(jī)也可以通過同樣的方式將數(shù)據(jù)傳輸過來并送達(dá)各個(gè)終端端口，由各單元根據(jù)有效數(shù)據(jù)分別執(zhí)行平臺指令。

2 我國數(shù)字化抽油機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 換向智能抽油機(jī)的應(yīng)用

石油開采企業(yè)引進(jìn)換向智能抽油機(jī)，運(yùn)用智能模擬的方式，有效改變了石油開采運(yùn)行體系，使工作效率得到了極大的提升，具有操作平穩(wěn)、獨(dú)立運(yùn)行等優(yōu)勢。換向智能抽油機(jī)具有性能平穩(wěn)且安全系數(shù)較高的特點(diǎn)，能夠極大程度減少抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的故障隱患。

2.2 間歇式智能抽油機(jī)的應(yīng)用

對于收油機(jī)所顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)，油氣開采企業(yè)可以通過智能抽油機(jī)進(jìn)行有效的收集，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析歸類，通過智能調(diào)控的方式對抽油機(jī)進(jìn)行操控，能夠有效提高采油效率，并達(dá)到節(jié)能生產(chǎn)的目的。間歇式智能抽油機(jī)的應(yīng)用可以有效提升工作效率，并使采油生產(chǎn)能夠平穩(wěn)運(yùn)行，改變以往設(shè)備空抽的現(xiàn)象，使生產(chǎn)效率得到極大提升，同時(shí)有效降低企業(yè)的開采成本。

2.3 自適應(yīng)自學(xué)式抽油機(jī)的應(yīng)用

對于設(shè)備工業(yè)能力欠缺的油井，其可以應(yīng)用自適應(yīng)自學(xué)式智能化抽油機(jī)。該設(shè)備在運(yùn)行過程中通過高端的智能化操作系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控到設(shè)備運(yùn)行狀況，同時(shí)獲得有效的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行自動(dòng)化分析，在以此數(shù)據(jù)為依據(jù)的前提下進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)油井的自動(dòng)化管理［1］。

2.4 第二代數(shù)字化抽油機(jī)的應(yīng)用

油氣開采企業(yè)通過引進(jìn)第二代數(shù)字化抽油機(jī)，可以改善原始抽油機(jī)的工作性能，通過對設(shè)備添加調(diào)節(jié)裝置，能夠使抽油機(jī)在運(yùn)作過程中進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)的切換。同時(shí)，第二代數(shù)字化抽油機(jī)同樣具備監(jiān)測及調(diào)控等功能，雖然采油量與以往的抽油機(jī)無明顯差別，但采油質(zhì)量發(fā)生了很大的變化，石油的含水量大大降低，同時(shí)提高了設(shè)備節(jié)電率，有效降低了開采成本。

3 數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 遠(yuǎn)程控制

數(shù)字化抽油機(jī)最大的優(yōu)勢之一就是可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，該項(xiàng)設(shè)備可以由人工通過專業(yè)的操作指令進(jìn)行終端的工作流程調(diào)控，并將獲得的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分類上傳，自動(dòng)完成指令操控。該項(xiàng)優(yōu)勢極大保證了工作人員的人身安全，并有效提升了設(shè)備的工作效率。

3.2 信號采集

抽油機(jī)運(yùn)行過程中，工作人員可以通過遠(yuǎn)程終端設(shè)備對抽油機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時(shí)，抽油機(jī)能夠?qū)@得的有效信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬δ軋D，為管控人員提供更加直觀、快捷的監(jiān)管和指令操作依據(jù)。

3.3 自動(dòng)調(diào)節(jié)

新型數(shù)字化抽油機(jī)具有對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及工作效率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控的優(yōu)勢，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，通過智能化、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)管理以及遠(yuǎn)程操控，提高設(shè)備運(yùn)行效率，同時(shí)降低人力成本。另外，數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)可以讓抽油機(jī)保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)，提供更加嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的數(shù)據(jù)信息，極大避免由于人工操作產(chǎn)生的各種不確定因素。

3.4 自動(dòng)調(diào)節(jié)沖程

油氣開采企業(yè)通過引進(jìn)和普及自動(dòng)化沖程調(diào)節(jié)技術(shù)，使設(shè)備沖程調(diào)節(jié)功能獲得了極大的提升。這項(xiàng)技術(shù)減少了設(shè)備運(yùn)行成本的投入，同時(shí)使運(yùn)作成本有所降低，節(jié)省了設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，需要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)較少，在節(jié)省勞動(dòng)力的同時(shí)也提升了工作效率。

3.5 預(yù)警系統(tǒng)

油氣開采企業(yè)通過引進(jìn)數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化沖程調(diào)節(jié)，使設(shè)備沖程調(diào)節(jié)功能獲得了極大的提升。油氣開采企業(yè)通過引進(jìn)數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警功能，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的測控。如果設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行狀況，安全監(jiān)督系統(tǒng)就會自動(dòng)報(bào)警，并及時(shí)運(yùn)行配套保護(hù)裝置，如切開電源、預(yù)防電路發(fā)生短路等，以避免重大安全事故發(fā)生［2］。

4 數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)存在的問題

4.1 功能方面

數(shù)字化抽油機(jī)在我國的應(yīng)用實(shí)踐尚不豐富，沒有積累足夠的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)該設(shè)備的眾多功能沒有完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，在應(yīng)用過程中會受到諸多局限，不能夠有效發(fā)揮作用。盡管第二代數(shù)字化抽油機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了更新，功能基本上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，但在實(shí)際操作時(shí)仍難以滿足工程需要。

4.2 應(yīng)用方面

一方面，技術(shù)的研發(fā)不夠完善，很多技術(shù)領(lǐng)域有待進(jìn)一步開發(fā)；另一方面，很多技術(shù)并沒有與實(shí)際操作相結(jié)合，也就沒有將設(shè)備的作用真正發(fā)揮出來。生產(chǎn)過程中，很多任務(wù)的完成會受到較大的限制。例如，受到相關(guān)制度或一定自然條件的影響，很多設(shè)備的運(yùn)作要在工頻限制的前提下進(jìn)行，不能夠隨意調(diào)節(jié)沖次。一些數(shù)字化抽油機(jī)已經(jīng)配備了平衡配重機(jī)構(gòu)，但機(jī)器本身會有一定的影響，電機(jī)也有可能出現(xiàn)故障。很多油井在工作時(shí)已經(jīng)陷入空抽狀態(tài)，但反饋預(yù)警不及時(shí)，造成了較長時(shí)間的資源浪費(fèi)。

4.3 技術(shù)方面

當(dāng)前在開展測量工作時(shí)應(yīng)用最多的是電流法，但該方法存在無法辨別正負(fù)極的弊端，測量結(jié)果容易出現(xiàn)一定的偏差。此外，該方法在使用時(shí)也存在一定的問題，這使得測量結(jié)果的可信度進(jìn)一步降低。平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程會消耗較多資源，但效果不一定能夠達(dá)到預(yù)期，其中存在大量的無用消耗情況，浪費(fèi)較為嚴(yán)重，也影響了機(jī)器最終的功用效果，無法滿足實(shí)際需求。抽油機(jī)的使用壽命還會受到諧波等因素的不良影響。

5 數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化成果

油氣開采企業(yè)通過應(yīng)用無線傳輸技術(shù)，解決了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，縮短了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)周期，利用無線網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)信息，提高了管理水平。

為了加強(qiáng)數(shù)字化管理，石油和地方站開始建設(shè)和改造，利用無線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)管理，通過對信息的分析和處理，開展遠(yuǎn)程控制操作，并通過過程自動(dòng)保護(hù)，滿足了數(shù)字化生產(chǎn)的需要，解決了電磁干擾問題，優(yōu)化了電子設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備［3］。

6 未來數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢

6.1 向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展

自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為目前石油開采業(yè)的必然趨勢，在設(shè)備運(yùn)行過程中極大地節(jié)約了人力、物力。同時(shí)，設(shè)備在運(yùn)行過程中能夠進(jìn)行自動(dòng)檢測以及信息的采集和分類，再進(jìn)行合理的調(diào)控，極大地降低了采油運(yùn)營成本。石油開采實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理需要將現(xiàn)代信息技術(shù)與抽油機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效地結(jié)合，這樣才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)油田的智能化管控。此外，抽油機(jī)能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，極大提高了設(shè)備維修效率和精準(zhǔn)率。

6.2 向遠(yuǎn)程控制和無線控制方向發(fā)展

目前在石油開采過程中，工作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)異地對抽油機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)控。柴油機(jī)控制設(shè)備在獲取到開采數(shù)據(jù)后，會將其進(jìn)行分類和整理并傳輸?shù)焦ぷ魅藛T的軟件上，這種方便快捷的遠(yuǎn)程操作在目前的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中獲得了廣泛的推廣和普及。通過先進(jìn)的無線控制，許多開采終端的先進(jìn)設(shè)備取代了人工的操控和管理，有效避免了人機(jī)接觸存在的各種弊端和問題，極大提升了抽油機(jī)的管理效率，同時(shí)使石油開采工程更具安全性和實(shí)效性。

6.3 向系統(tǒng)化和多樣化方向發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)背景下，油氣開采企業(yè)通過計(jì)算機(jī)軟件對整個(gè)石油開采系統(tǒng)進(jìn)行綜合全面的管控，引進(jìn)智能化高端的運(yùn)行設(shè)備，極大地提升了石油開采的生產(chǎn)效率，使石油開采質(zhì)量獲得了有效提高，同時(shí)也對抽油機(jī)設(shè)備的功能提出了更高的要求。石油開采的復(fù)雜環(huán)境以及較長的開采周期要求抽油機(jī)向多元化的趨勢發(fā)展，以滿足各種復(fù)雜多變的柴油環(huán)境，確保抽油機(jī)能夠在復(fù)雜的環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)［4］。

6.4 向精細(xì)化管理方向發(fā)展

油氣開采企業(yè)通過加強(qiáng)內(nèi)部精細(xì)化管理，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部有效管控，提升企業(yè)競爭力，極大程度上解決由于企業(yè)運(yùn)行管理不到位所造成的成本過高的問題，有效減少資源浪費(fèi)的狀況，同時(shí)提升石油開采的效益。鑒于此，要實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理，就必須對抽油機(jī)進(jìn)行科學(xué)有效的監(jiān)控，并對石油采集過程中獲得的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析和調(diào)控，使石油開采設(shè)備保持優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行狀態(tài)，從而確保石油開采行業(yè)能夠持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展。

7 結(jié)語

油氣開采企業(yè)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投入和技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)。數(shù)字化抽油機(jī)能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控，對提高抽油機(jī)的工作效率、降低能源消耗等方面起到了重要的作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了油田的自動(dòng)化、智能化管理，提高了能源的利用率，使油氣開采企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。油氣開采企業(yè)通過采用數(shù)字化抽油機(jī)，滿足了油田開采的需求，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控以及精細(xì)化管理。石油作為不可再生能源，是國家重要的戰(zhàn)略資源。通過發(fā)揮數(shù)字化抽油機(jī)的各項(xiàng)功能和優(yōu)勢，油氣開采企業(yè)的節(jié)能降耗工作將獲得極大提升，其是提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，應(yīng)用前景廣闊。