抽油机井智能间抽控制技术及其方案解析
抽油机井变速运行智能控制技术应用及推广
抽油机井变速运行智能控制技术应用及推广摘要：抽油机井闭环控制技术是为了实现抽油机井的供排协调智能排采，为了解决低产低效井存在产液波动，人工调整工作制度无法适应油井供液能力变化的问题，研发了变速运行智能控制技术，该技术在原有供排协调技术的基础上，进一步降低油井运行能耗，持续提高系统效率、是实现抽油机井智能排采的又一重要技术。
关键词：抽油机井；变速运行；控制技术一、技术分析1、主要技术原理⑴大闭环调冲次控制技术原理及应用大闭环调冲次供采协调技术是通过安装抽油机井变频控制柜、示功图、电参数传感器，RTU及远程通讯模块，实现现场采集抽油机井示功图及电功率曲线，通过远程通讯模块上传至局域网内的集中分析控制平台，由服务器进行分析计算后将调参信息反馈给单井控制单元，控制单元调整变频器输出频率，从而实现油井远程调参、供采协调的目的。
控制参数为动液面，数据来源为示功图计算结果，采集频率一般为1小时一组数据，需要网络支持。
⑵小闭环控制技术原理及应用为了解决无网络覆盖的边零井的智能排采问题，研发了小闭环控制技术，该项技术是将大闭环控制技术中安装在服务器上的平台软件分析计算功能移植到了单井PLC上，无需网络传输，可以实现单井井场的实时采集和就地分析计算反馈，控制变频实现调参。
控制参数为动液面，数据来源也是示功图计算结果，采集频率可调，需要PLC具备闭环计算分析功能。
⑶变速运行智能控制技术原理及应用抽油机井变速运行控制技术是根据悬点的载荷变化，结合光杆运行速度与加速度的控制，消除杆柱惯性载荷的影响，通过降速增加电机输出扭矩实现功率输出曲线“削峰填谷”的形态，通过载荷随动控制实现抽油机电机的变速运行输出，从而改善杆柱受力状况，提高井下泵的充满系数、实现低能耗长效运行。
闭环控制参数为井口产液量，采集频率为每一冲次，需增加变速运行控制模块，可嵌入大、小闭环控制装置，实现变速运行智能控制。
2、适用条件抽油机井变速运行智能控制技术适用于游梁式抽油机电机的变速驱动，适应电机类型为：永磁同步电动机、普通三相异步电动机、超高转差电动机。
油井智能间抽控制技术研究与应用
功图面积 法控制
检测地面示功图的简单方 式进行工作制度和工作参 数的确定、跟踪和调整
无需人工干预不 受日常工作和供 液能力变化的影 响
可以节能，有泵效和供液能 力等变化的处理能力，有判 断常见故障和无顾虑操作的 能力
目录
立项背景及目的 项目研发及产品简介 关键技术及创新点 国内外同类对比 项目应用情况
接 近 开 关
控 制 装 置
项目研发及产品简介
电 铃 报 警
人工、自动转换 人工启、停按钮 故障指示灯系列
智能间抽控制装置的功能
项目研发及产品简介
工作制度确定
主
有效泵效点确定
要
停抽时长确定
功
故障识别处理
能
生产参数调整
辅
自动开机报警
助 功
人工手动切换
能
数据保存读取
当出现上、下、 双凡尔泄露，气 影响，杆断脱和 气锁故障时，故
可以节能，但没有泵效和供 液能力等变化的处理能力， 不能达到最佳节能效果
人工间抽
按照地质办给定的工作制 度进行人工调开、调停
按照大周期执行 可以节能，但不能防止干抽 间抽工作制度 和达到最佳节能效果
定时器控 人工摸规律，定时的启、 制 停控制
可以控制抽油机 定时自动开机和 关机
可以做到节能，但不能达到 最佳节能效果，无故障判断， 不能实现泵效和供液能力等 变化的处理能力
目录
立项背景及目的 项目研发及产品简介 关键技术及创新点 国内外同类对比 项目应用情况
产生的经济和社会效益 结论及认识
变
化 趋
沉没度
势
立项背景及目的
抽油井能耗
抽油井数
油田开采情况变化
泵效
浅谈抽油机节能及智能间抽控制
１ 抽 油 机节 能 器 的 主能 装 置从 节 能 原 理 上 看 ，大 致 可 以分 为 电机 节 能 、 变矩 节 能 、变 结 构 节 能 、变 平 衡 方式 节 能 和 摆 杆 式 节 能 ５种 方 式 。其 中 ，后 ４种节 能 方 式 是 针 对 游 梁 式 抽 油 机 机 械 结 构 的 节 能 方 式 ， 显 然 ， 改 变 抽 油 机 机 械 结 构 的 方 式 存 在 一 个 明 显 的 缺点 ，必 须 对 油 井进 行 改 造 ，不 仅 成 本 高 ，从 实 际节 能 效 果看 也不 是 很 理 想 。而 电 机 节 能 则 主 要 是 针 对 抽 油 机 的 电 气 性 能 而采 取 的节 能 方 式 。 实 际上 ，抽 油 机 的 电 动 机 多数 以轻 载 ，即 “ 马拉 小 车 ” 的 大 工 况 运 行 ，这 些 固 有 特 性 决 定 了 拖 动 电 机 功 率 的利 用 率 很 低 ， 因此 提 高 拖 动 电 机 的负 荷 率 是 实 现 节 能 的 途 径 之 一 。 ２ 调 节 电 动 机 定 子 端 电 压 ， 合 理 匹 配 电 动 机 负 荷 率 由 于 抽 油 机 的 功 率 档 次 有 限 ， 如 ３ｋ ０ Ｎ，６ ｋ ０ Ｎ，８ ｋ ０ Ｎ， １０ Ｎ等 ， 而每 一 口油 ０ｋ 井 的 参数 都 不 一 样 ，在 选 配 抽油 机 时 ，不 可 能 做 到 量 体 裁 衣 ， 刚 好 和 抽 油 机 的 功 率 档 次 相 匹 配 ， 一 般 留 有 一 定 的 功 率 裕 量 ；各 型抽 油机 在 配 用 电 动 机 时 ，为 了保 证 抽 油 机 在 各 种 工 况 下 正 常 运 行 ， 也 留 有 一 定 的 功 率 余 量 ； 随 着 油 井 由 浅 入 深 的抽 取 ，油井 的产 液 量 越来 越少 ，抽 油 机 的 负 荷 也相 应 减 小 。 由 于上 述 原 因 ，就 造 成 了 抽 油 机 的 实 际 负 载 率 普 遍 偏 低 ，大 部 分抽 油 机 的 负载 率在 ２ ０％ ～３ ０％之 间 ， 最 高也 不 会超 过 ５ ０％，形 成大 马 拉小 车的 现 象 。 而 当 电动 机 处 于 轻 载运 行 时 ，其 效 率 和 功 率 因 数 都 较 低 ，此 时 若 适 当 调 节 电 动 机 定 子 的端 电 压 ，使 之 与 电 动 机 的 负 载 率 合 理 匹 配 ，这 样 就 降 低 了 电 动 机 的 励 磁 电 流 ，从 而 降低 电 动 机 的 铁 耗 和 从 电 网 吸 收 的 无 功 功 率 ， 可 以 提 高 电 动 机 的 运 行 效 率 和 功 率 因 数 ，达 到 节 能 的
在油田抽油机中自动化控制技术的应用分析
在油田抽油机中自动化控制技术的应用分析摘要：在油田企业进行进行开采和勘探的过程中，涉及使用比较多的专业设备，其中抽油机是油田开采中重要的一种采油操作设备，直接影响着油田勘探和开发效率。
随着我国经济的快速发展，对于提高油田开采效率的要求越来越高，传统的抽油机已经不能满足当前油田开采生产工作的需求。
随着自动化控制技术的在油田开采中的应用，使得抽油机位移与荷载及相关参数得到了有效监控，直接提升了油田采油工作的效率。
因此，加强在油田生产中加强自动化控制技术在抽油机中的应用，对于油田企业提高经济效益尤为重要。
本文首先对抽油机自动化控制系统的构成进行了详细的分析，然后对自动化控制技术在油田抽油机中的具体应用进行了全面阐述，以提升油田的勘探与开发效率，实现油田生产效益的提高。
关键词：油田；抽油机；自动化；控制技术随着我国经济的高速发展，对于能源的消耗和原料的要求越来越高，对于石油的依赖性越来越大，就需要油田企业提高采油效率。
因此，在进行油田勘探与开采过程中，必须实现较大程度的节本增效，油田企业才能实现较高的经济效益，也就要求油田企业实现精细化勘探开发。
抽油机作为油田勘探与开发过程的关键设备之一，占据着油田开采能源消耗的极大比例，为此必须提高抽油机应用的技术含量，而自动化控制技术在抽油机中的有效应用能够实现对抽油机运行效率的大幅提升，进而提高才有作业效率。
因此，对于油田开采而言，加强自动化控制技术在抽油机中应用水平，充分地将节能技术、监控技术、变频技术等进行综合运用，实现对抽油机运行的智能化控制与智能化诊断。
一、油田抽油机自动化控制系统的组成油田生产装置中的增压站站控系统与远程终端控制器，是抽油机自动化控制系统两大组成部分，主要包括6个方面的子系统：①传感器系统：主要设备包括有电流互感器、荷载、位移传感器等，系统的主要作用是对抽油机的电流参数、位移、荷载等进行收集、传输，为自动控制系统提供相关数据信息；②变频器系统：变频器的应用主要在于对抽油机运行的电流频率进行调整，进而实现对电动机转速进行合理调整，达到提升抽油机工作冲次的作用；③井口远程终端控制器：主要是对传感系统传递出来的抽油机状态、位移、荷载以及电流参数等进行接收、收集、存储，借助控制软件的辅助作用，对抽油机运行平衡最佳冲次进行准确计算，并与通讯系统连接，进行数据交换，进而实现对整体系统与控制系统的有效连接，确保自动化控制系统控制作用的有效发挥；④平衡调节系统：该系统主要包括有平衡臂、平衡块、丝杠等组成结构，主要是根据接收到井口远端终端控制器传递信号对平衡块力臂进行调节，确保抽油机时刻处于动态平衡状态，保持较高的运行效率；⑤远程启停系统：远程启停系统主要是用于对站控系统各项命令的接收、执行，实现对抽油机的动态平衡进行调整；⑥通讯系统：该系统主要发挥数据传输渠道作用，实现对抽油机运行相关各类信息的高效传输，通过井口远程终端控制器与无线模块连接，实现串口联网服务器与无线模块串口信号之间的准确、高效转换，将模拟信号模式转换为TCP/IP格式，进而通过无线网端的连接作用实现与增压站系统通讯的连接目的。
抽油机智能空抽控制技术研究及应用
开 机后系 统 自检大 约 ２ｍ ｎ后 ， ｉ 开始报警 ，５ｓ １ 后
第一 作 者简 介 ：王庆 玉 ， ，９ ２年生 ， 理 工 程师 ，０４年 毕业 于 吉林 大 学 环境 与 资 源 学 院环 境 工 程 系 ， 男 １８ 助 ２０ 现在 乾安 采 油厂 工 艺所 从 事 机 械采 油工
果， 为有效执 行抽油 机 井 间抽 制度 、 高泵 效 、 约 电 提 节
这些特征参数 ， 确定问抽时间， 当出现新的更符合实际 的特征参数 后则 替代 原先 的特 征参 数 ， 行新 的 间抽 执
时间， 因此控 制器 的间抽 时间具有 不确定 性 ， 用户 可 以 通过数 据线导 出所 有数 据 查看 某 一 天 、 一 段 时 间的 某 油井工 作情况 【Ｉ ３。
平 均泵效 由 ８ ５ ． ％提升 高 ２ ． ％ ， 然有 １ｏ口低 产 ８５ 仍 ９
２ 工 作 原 理
抽油机 在 正常 抽 油 时 电流 曲线 会 成 规 律 性 的 变 化 ， 制器就 是找 出这个规律 来指 导间抽 ， 控 控制器能 够 记录 ９ ９ ９９ ９ｈ的数 据 ， 储 量大 ， 录数 据周期 长 ， 存 记 规 律性更科 学 ， 当控制 器确定 稳定 的 特征 参 数后 就 存储
目前 间抽制度 确定 主要 依据功 图 、 面 、 液 产量等判 别， 条件 界限影 响大 、 准确性 差 ， 为使 间抽更科 学 、 更合 理研 制 了新 型抽 油 机空 抽控 制 器 ， 型抽 油机 智 能空 新
小 的能量就 可将杆 柱送 入 井 底 ， 下行 程 电机峰 值 电流 和峰值功率 变小 ， 而上 、 从 下行程 中峰值 电流 和峰值功 率差值 也变小 ； 际平均 电流和平 均功率 下降 【。 实 ４ ］
抽油机不停机间歇采油技术分析
抽油机不停机间歇采油技术分析科技在不断的发展，社会在不断的进步，我国的油田工程想要进一步进行开采，抽油机不停机间歇采油技术是其中的关键，在抽油机不停机间歇采油技术中，以增加杆柱的弹性为基础，通过曲柄进行摆动运动。
通过抽油机不停机间歇采油技术有效的提升精细化管理，达到节能减排的目的。
标签：抽油机不停机;间歇采油;技术分析引言抽油机不停机间歇采油技术是将原本通过多次分散式采油的方法转变为长周期的方法，使其进行整周运动，并以低能耗的小角度运行。
解放大量的劳动力，降低开采成本，从而改善我国石油开发的效率问题。
所以，对抽油机不停机间歇采油技术的发展与优化具有重要的意义，应该得到政府部门的高度重视。
1 技术原理及特点抽油机不停机间歇采油技术，采用电机驱动力无突变光滑介入和全程均匀分布的驱动控制方式，不抽汲时，抽油机曲柄在指定或允许的范围内完成无冲击柔性往复摆动式的运行，一直保持“秋千式”小幅摆动運行形态，用地上摆动而地下不动的方式取代传统间抽生产中的停机静止等待方式，同时传统间抽方式下的静止中启动过程被两种运动方式间的动态转换过程所取代，直接消除了产生启动安全隐患的机会，扫除了无人值守自动间抽生产方式的主要障碍;抽汲时，通过曲柄多次往复摆动方式积累系统势能，借助势能向动能的释放转换作用使电机达到正常转速，直接跨越了电机主动启动加速阶段，消除了启动冲击，使得无论多么密集的间歇启抽均不会造成设备损伤和电网冲击，具有启抽过程负荷轻、无冲击、无损伤的特性，同时集中抽汲生产阶段采用较高的工作制度（泵径、冲程和冲次），使抽汲阶段具有良好的泵效与系统效率，并且集中抽汲期可以采用工频直通驱动，明显降低了对电机驱动器装机功率的要求。
2 间歇采油与其开发原理2.1 间歇采油概念首先油田的开采过程中，我们的预想情况和实际情况之间一定会存在差异，油井之间会因为地层条件、下泵深度、流体压力等数据参数的不同，造成不同油井之间的下降情况、动液面等都存在着一定的差异，每个油井之间的抽油时间、原油量、额定时间内产油量也都是不一样的。
抽油机井智能抽空控制技术研究
图 １ 抽空控制 器原理 图
图 ２为 曙 １ ４ ０ ７井 不 同抽空控 制制度 下产 量和 动态数 字示 功 图。 — ２— ２
从 测 量结果 看 ， ２ ９月 １日抽空控 制制度 为关 井 ６ ｉ ， ０ｍ ｎ 运行 ２ ｉ ， 是示 功 图面积 相对较 小 ， ０ｍ ｎ 但 而且 折算单 井 日产量并 没有 明显增 加 ， 只是 累计 运行 时间 ６ ｈ ｄ 为 常规生产 制度 的 １４时间 ， ／ ， ／ 节省 了 电能消 耗； ９月 ２ ２日采取 的抽 空制度 为关 ４ ｉ， 行 １ ｉ ， ５ｍ ｎ 运 ５ｍ ｎ 虽然 累计运 行时 间仍为 ６ｈ ｄ 产 液量有 所增 加 ， ／ ， 但产量 和示 功 图还没有 达到最 大化 。 如 果将起 始 动液面恢 复 的时间 和抽空 控制 的时 间调节 到适合状 态 ， 产量可 以达 到最 大化 ， 行 累计 运 时间可 最小 化 。１ ０月 ９ 日与 ９月 ２ ２日的试 验条 件相 同 ， 但将 间 隔的关井 时 问 由 ４ ｎ延长为 ６ ｉ， ５ｍｉ ０ ｍ ｎ 折算 日产液 量为 ９ ５ ， 天累计 运行 时 问为 ４ ８ｈ 为常规 连续 生产 时 间的 １５ ． ７ｔ全 ． ， ／。 在 连续 抽空控 制下 ， 使油井 生产 状态得 到改 变 ， 油 泵 始终 在 充满 程 度较 好 的情 况 下 工作 ， 的运 抽 泵 行效率 高 ， 量也 会进一 步增 加 。１ 产 ０月 ２ ６日至 １ ０月 ２ 日试验 采取 与 １ ７ ０月 ９日相 同 的条件 ， 采用 连续 抽空控 制生 产 ， 二天 的确 比第 一 天增加 了 ２ｔ 右 的产液量 ， 第 左 这就 说 明连续抽 空控 制生 产 ， 以改 善油 可
ｔ
抽油机智能间采控制方法研究
常州大学继续教育学院毕业论文（设计说明书）（2010 届）题目：抽油机智能间采控制方法研究学号：姓名：联系电话：专业班级：指导教师：完成时间：2012 年 4 月20 日摘要该文通过对地层渗流压力变化和自适应模糊控制算法的原理进行细致的分析研究，针对抽油机间抽制度难于确定、不便于执行的缺点，从分析地层压力变化及抽油机电流变化入手，结合自适应模糊控制算法，阐述抽油机智能间抽原理。
最后通过对实践数据的分析与论证，摸索出油井间开规律，为有效执行抽油机井间抽制度、提高泵效、节约电量、延长机杆使用寿命提供了一条新思路。
关键词:智能间抽；自适应；节能降耗；控制系统；数学建模；目录目录............................................................................. 错误!未定义书签。
摘要.. (1)1 引言......................................................................... 错误!未定义书签。
2 系统需求分析及工作原理 .................................... 错误!未定义书签。
3 理论分析................................................................. 错误!未定义书签。
3.1 油井压力降落曲线、压力恢复曲线及压力动态变化的理论描述错误!未定义书签。
3.2 井压力恢复曲线的理沦描述.......................................... 错误!未定义书签。
3.3 油井压力动态变化曲线的理论描述.............................. 错误!未定义书签。
4 自适应模糊控制建模 ............................................ 错误!未定义书签。
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抽油机井智能间抽控制技术及其方案
北京金时公司单项技术介绍
1.间抽控制的优点
●缩短抽油时间，减少能量消耗。
通常平均可节约能量20-30%。
●保持了较低的平均液面，意味着较低的井底流压，可使较多的液体流人井底。
通常可增
加产量1-4%。
●井下和地面设备的维修费用减少25-30%。
主要是消除了液击现象（此现象可大大增加
起油管作业量）。
●最后，使用抽空控制大大增加了系统性能信息的数量和可靠性。
每口井的效率提高了，
从而有杆抽油系统的总经济效益也就大大提高了。
（摘自石油工业出版社，“当代有杆泵抽油系统”，刘合/王广昀）
2.间抽控制方式
●人工控制方式；
●自动功图控制方式；
●自动液面控制方式；
●冲次调节的变频控制：在抽油井间抽控制的基础上，增加变频控制器，然后根据示功图
或液面深度得到的油井供液状况，自动调节油井的冲次，实现地层供液能力与抽出能力的最佳匹配。
3.自动功图间抽控制器
●原理：•通
过示功图的变化判断油井供液情况，决定抽油机的启停。
•自学习功能。
在设定的初始间抽时间的基础上，根据示功图判断得到的油井供液情况，自动学习、逐步逼近油井的最佳间抽时间。
油井供能力发生变化，也将及时自动调整间抽时间。
•可以预设最短抽油时间、最长停抽时间，防止稠油停抽时间长难以再次启动的问题。
并且由于采用角位移传感器，可以判断抽油机平衡块位置，使得抽油机的启动更加顺利。
●设备组成：
•井场RTU机柜，主要由RTU集成模块、开关电源、端子、机柜等构成。
•示功图采集一次仪表，主要由固定载荷变送器与角位移变送器构成。
•电机启停模块，检测1-3路电流、并且具有DI/DO端口，控制电机的启停。
●扩展功能：
• PDA手操器，读取数据与设置RTU。
•增加数传电台或GPRS模块，即可实现数据的实时远程传输，并可实现远程启停控制与间抽方案调整，以及通过控制中心设定间抽参数，监控间抽状况，实现控制中心人工干预。
4.自动液面间抽控制器
●原理：
•直接检测套管空间液面的高度，并根据设定允许液面的最高与最低高度，控制抽油机的启停，实现间抽。
•液面检测原理：专用井口连接器依靠油井套管气膨胀发声，主机通过电磁阀控制发声开关，在击发后，微音器接收油管接箍及液面反射波信号，并转变为电信号，经滤波后，CPU将采集反射波数据，计算液面深度。
●设备组成：
•井场RTU机柜，主要由RTU集成模块、开关电源、端子、机柜等构成。
•液面深度采集一次仪表（专用井口连接器）。
•电机启停模块，检测1-3路电流、并且具有DI/DO端口，控制电机的启停。
●扩展功能：
• PDA手操器，读取数据与设置RTU。
•增加数传电台或GPRS模块，即可实现数据的实时远程传输，并可实现远程启停控制与间抽方案调整，以及通过控制中心设定间抽参数，监控间抽状况，实现控制中心人工干预。