抽油机智能空抽控制技术研究及应用
抽油机井间抽自动控制技术

是对 油 井 液位 进行 实 时 、连 续 自动监 测 ;二 是 根
据 动液 面 变化 的规 律 ,制定 单 井 的间歇 采 油工 作 制 度; 是 利用 计算 机 远 程设 置抽 油 机井 的间歇 采 油 制 度 ,实 现 抽 油 机 启 停 的 自动 控 制 。该 系统 的应 用 ,可 降 低油 井举 升 能耗 n ,提 高油 田效 益 ,并 在
抽 油 机 井 间抽 自动 控 制 系 统 主要 有 以下 功 能 :
一
间歇 采 油智 能控 制技 术可 根据 远程 控 制 中心发 出 的指令 自动执行 相 关操 作 ,具有 现场 实 时数 据采 集 与现场 工 况监测 、抽油 机远 程启 停控 制 、断 电检 测 等 能 力 。传 感 器 主要 有 电 流 互 感 器 、 电流 变 送 器 、角位 移传 感 器等 ,其 预 留模拟 通道 和 开关 量通 道 ,它们 将抽 油 机 的工作 状态 变换 成对 应 的 电压或 电 流值 送 至 采集 控 制单 元 ;然后 经 G P R S网络 ,接 人通 讯机 ,数 据通 讯 机采 用轮 询方 式 收集 采集 控制 单元 中的数据 ,经过 分析 和处 理后 ,将 数 据送 入 实 时数 据库 。计 算机 终 端可 根据 不 同 的权 限 ,对 实 时 间歇采 油智 能 控制 系统 具有 手 动和 自动 控制 两
加 大 ,出现 故 障或井 下 供液 情 况发 生 变化 时 指令 或 到达设 定 时 间系统 即按 设定 的参 数启 动 电控 脉 冲装置 ;同时 回波 检测 系 统 开 始 工 作 ,并 把 采 集 的结 果 存 储 到 记 忆 芯 片
位 人 员巡 井 往往 难 以及 时发 现 ,延 误 了对 故 障 的诊 断 ,影 响 了生产 效率 。针对 上 述 问题 ,研 究 问抽 自 动 控 制技 术 ,在 保证 产 量不 降 的前 提下 ,将 以往供
智能间抽

抽油机智能抽空控制系统的研究陈建锋(西安石油大学石油工程学院、油气储运工程专业,陕西西安710055;)摘要:抽空控制系统是将位移传感器、载荷传感器和电流传感器采集来的信号进行分析处理,将分析处理后的数据通过充满度的方式显示在触摸屏上,智能抽空控制器根据该井的充满度的数据可自动设定该井的抽油时间和停止抽油时间。
全球采油工程界的共同结论:抽空控制能使井底供液不足的低渗透机械抽油井的产量最大化,耗费电能最小化,检泵周期最长化。
控制器还有很多故障保护系统,开机前报警提示和故障的识别判断,并且将故障信号通过无线远红外探测发射器和无线远红外探测接收器传送到站里,以便及时处理。
关键词:智能抽空;抽空控制器;抽空控制系统;Abstract: the time control system is analysising and processing the signal,that the displacement sensor, load sensor ,and current sensor acquired.Then the analysised and processed data will display in the touch screen through the way of degree of fullness, the intelligent time controller can be automatically set the well pumping time and stop pumping time according to the well’s degree of fullness data. The global oil production engineering’s common conclusion: time control can make the bottom liquid shortage and low permeability mechanical pumping well yield maximization, cost electric energy minimization, pump inspection period longest .The controller has a lot of fault protection system, the alarm prompt before starting and fault recognition and judgment, then the fault signal will be send to the base ststion through the wireless infrared detection transmitter and wireless infrared detection receiver, in order to timely treatment.Key word: Intelligence Control; Time controller; Intelligence Control system;1.前言:有杆抽油是原油生产的主要方式,但是,在油气田开发过程中,部分油井由于地层压力低、储层物性差、油层渗流能力小,造成井底供液能力不足,使抽油泵经常处于充不满状态,而产生液击现象,最终破坏了油井初期设计的基本假设,使得应有的产量没有达到、能效大大下降、加速设备的失效、运行成本提高、油井寿命过早终结、还有70%到80%的原油留在地下。
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
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。
抽油机井智能间抽控制技术及其方案解析

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。
自动化控制技术在抽油机中的应用

64在加大油田降本增效压力的同时,对油田进行精细化勘探开发提出了较高的要求,尤其是油田开发和勘探过程中的抽油机,其在油田能源消耗占有较大比例,将自动化控制技术应用于抽油机中,可以达到有效运行抽油机的目的[1],促进采油作业效率的提升。
所以,需要不断增强抽油机中自动控制技术使用力度,将节能技术、油井开发监控技术以及变频控制技术应用其中,以实现智能化诊断。
1 抽油机自动化控制系统组成成分抽油机自动化控制系统由增压站站控系统和远程终端控制器两部分组成。
在控制系统结构方面,将其分为以下6个方面[2],一是传感器系统,其由位移传感器、电流互感器以及载荷等设备组成,其作用是传输和收集抽油机电流参数、载荷以及位移,给予自动控制系统数据信息。
二是变频器系统,将变频器应用其中,可达到调整抽油机电流频率的目的,进而调整电动机转速和抽油机工作冲次,减少抽油机工作能源损耗数量。
三是井口远程终端控制器,其主要作用是接收传感器收集到的工作参数,其中包括抽油机位移、电流参数、启停状态以及载荷等,在控制软件辅助作用下,计算平衡和最佳冲次,并将其上传至通讯系统当中,达到连接整体系统和控制系统的目的。
四是平衡调节系统,其由平衡臂、平衡块以及丝杠等设备组成,对井口远端终端控制器进行接收,在此基础上,调节平衡块力臂,使抽油机动态平衡的目的得以实现。
五是远程启停系统,站控系统的各项命令都可以被远程启停系统接受,调整抽油机动态平衡。
六是通讯系统,该系统作为传输渠道,对各类信息进行传输,井口远程终端控制器连接无线模块,串口联网服务器可以对无线模块串口信号进行转换,使其变为TCP/IP格式,进而连接无线网桥,达到连接增压站系统通讯目的。
2 抽油机自动化控制中的技术1)最佳运行冲次判定调节技术。
将自动控制系统应用于抽油机中,能够将抽油机冲次显示在界面上,根据相关数据,可手动调整作用冲次。
与此同时,在分析计量软件的辅助下,分析油井产业量状况,并根据上述数据,通过井口无线终端控制器,实现自动调节最佳冲次的目的。
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
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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 ]
管理 的科 学化 、 能化 。 智
中存在 空抽现象 , 加剧 了杆管泵 的偏磨 , 理工况 导 不合
致产量不稳 、 载荷 无 规律 变化 , 同时 增加 了无效 功率 ,
降低 了系统效率 。针对这种 问题 目前 已经通 过加深 泵 挂、 调小 地 面参 数 、 小 泵径 等措 施共 实施 6 0口井 , 换 5 器 P T O E M I S R ME E R L U N T U NI
2 1 年 0 月 01 2
・
仪器设备 ・
抽 油机智 能 空抽控 制技 术 研 究及 应 用
王庆玉 赵 海权
吉林 乾安)
( 吉林油 田乾安采油厂 摘
要 :随着油田开采强度的增加, 开采难度越来越大, 加上 注采 比不合理 、 增产措施 不当、 地层 污染严重 , 出现 了地
0 引 言
由于地层 供液能力 的不足 导致抽 油机在运转 过程
变化 准确地描 绘 出抽 油机 的加 、 载过程 , 用最优 化 卸 应
控制理 论 , 过闭环 数据 信 息 反馈 控 制 系统 队抽 油 机 通
进行实 时检测及 反馈 调 节 , 自动为 抽 油机 选 择最 佳 的 工 作方 案 , 到节能 降耗 的 目的 , 正实现油 田区域性 达 真
量 、 长机杆泵使 用寿命 提供 了一 条新 的思路 。 延 2
当发 生空抽 时 , 检测 的 数据 曲线 与正 常抽 汲 相 比
会 发生 很多变化 , 反应 在 图形上 , 主要 表 现为 : 冲程 下
时, 由于供液不 好 , 因此 杆 柱 带 动 电机 , 电机 只要用 很
1 设计 思 路
作 。邮编:34 0 110
21 0 0年
第2 5卷
第 1 期
土庆玉等 : 油机 智能空抽 控制技术研究 及应 用 抽
・6 1・
满足 空抽 条 件 A = 时 :T T I 不符 合 空 抽 条 件 A = 时 : T 1 = 0  ̄ 出现 持 续 空抽 工 况 SI =+ S 0 T - T 10 P =
控制器, 不影响正常产量情况下将开抽 时间缩短 , 在 同时 自动间抽 制度与人为计算 间抽 制度做 对比 , 能够有效指导人 工 间抽 时间的确定, 有效地提 高了油井泵效, 达到 了节约能源的 目的。
关 键 词 : 油 机 ;智 能 空抽 控 制 器 ;节能 降耗 ;间 抽 抽 中图 法 分 类号 : E 3 . T 93 1 文 献标 识 码 : B 文章 编 号 :10 .14 2 1 )106 —3 049 3 (0 0 —0 00 1
2 1 智能 空抽 控制器 工作流 程 .
抽 控制器是通 过高分辨 率传感 器检测 电机 的运行 参数
( 动力线 电流 、 电压 、 相位 角 、 有用 功率 、 功功率 、 无 电机 扭矩 )并 结合示 功 图理论 , 据抽 油 机 的上 下行 电流 , 根
智 能空抽 控制器 工作 流程 图如 图 1 所示 。
井 在参数调整后 仍 然达 不到 合 理 的工况 , 后 又研 制 之
了时问定时控 制器进行 手动调 整开抽 时间 , 应用 5 O口
井 , 种控制器通 过 时间计 数 来 控制 配 电箱 内的交 流 这
接触器 , 入少但 开抽时 问 固定 , 次调整 开抽时 间需 投 每 要人工调 整 , 为此 研制 了新 式智能 空抽控制 器[ 解 决 , 了抽油机井 间抽制 度难于确定 、 不便 于执行 的缺点 , 本 文介 绍 了抽 油机 井 间 抽 控 制器 的工 作 原 理 和应 用 效
图 1 智 能 空 抽 控 制 器 工 作 流 程 图
层供 液 能 力差 现 象 , 终 导 致 油 井 间歇 性 出油 , 果不 实施 间抽 将 会 使 吨 油耗 电 增 加 , 时还 能 够 加 剧 抽 油杆 、 、 的 最 如 同 管 泵 磨损 。合 理 的 间抽 制度 比较 难 确 定 , 并且 人 为影 响 因素较 大 , 合 乾 安 油 田地 层 出 油状 况 , 制 了 一 种 抽 油 机 智 能 空抽 结 研