张疆，张孟
中石油长庆油田分公司第四采油厂，陕西省榆林市 719000
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。
二、在抽油机中自动化控制技术的具体应用
（一）最佳运行冲次判定调节技术的应用。
第一，手动冲次调节。抽油机中自动化控制系统的可以实现将抽油机冲次在控制界面上进行详细显示，并结合数据显示进行对冲次的手动调整，这主要得益与最佳运行冲次判定调节技术的有效应用。这一技术与分析计量软件结合使用能够对油井产量状况进行详细分析，并将相关数据反馈到井口无线终端控制器进而实现对最佳冲次的自动调节。基于系统整体运行状况，计算最佳冲次，借助工控机对整体系统进行指挥、控制，确保抽油机实现最佳冲次。当调节按钮处于“手动”状态时，表示可以通过手动方式对冲次进行调整，一般来说，左旋为减右旋为加。在对最佳冲次进行计算过程中，借助地面光杆示功图作用对最佳冲次与泵功图之间映射关系进行明确，再在两者关系的基础上来明确冲次与产量之间的关系。进而能够在确保较高产量前提下，实现最小冲次运行，有效降低能源损耗已经避免出现较大的设备磨损问题。第二，自动冲次调节。旋转“冲次调节”旋钮至“自动”就由RTU来自动控制，手动冲次调节无效。在自动冲次式，由RTU结合具体产液量来使用冲次优化算法来将最佳冲次计算出来，同时采取变频器来对电机转速进行自动调节，直至其达到最佳状态。该算法原理在于使用地面光杆示功图来将其和泵功图的映射关系找出，从而将抽油机冲次和油井产液量间的关系明确下来，从而对抽油机的最佳冲次判断出来，并进行相应调整。在确保产液量的基础上，调整冲次到最小，从而实现节能的目的。
（二）平衡度自动判定调节技术。
在抽油机运行过程中，借助自动化控制系统的有效应用能够清楚地显示设备运行的平衡状况。通过对平衡状况的调整使其处于最优状态，进而降低抽油机运行需要的峰值电流，在实现节能减损的同时达到对减速器进行保护的目的。在抽油机进行运行时，如果平衡调节按钮处于“自动”状态，借助自动控制系统实现对相关信息的收集，包括抽油机运行功率、冲程电流等，然后根据电功率平衡法，以及利用EDA 电能模块与井口无线终端控制软件的计算功能来计算得出抽油机运行最佳平衡度。根据计算结果来对电机旋转进行控制，实现抽油机游梁按照控制要求进行反复移动，最后实现平衡度的自动调节。
（三）油井工况功图法自动诊断以及计量技术
油井工况功图法自动诊断以及计量技术的应用原理主要是包括了泵、管、杆三维诊断原理，借助位移、载荷施工图的作用对抽油机系统杆泵运行情况进行实时反映。借助安装在抽油机及其相关系统上的各类传感器，可以有效获取各种抽油机系统运行参数，并根据数据的变化情况，绘制出位移、载荷等参数关系曲线，也就是抽油机的示功图。借助示功图能够在整体上反映出产油状态与油井工况条件，对运行过程中可能出现的问题，如抽油机断杆、卡杆问题进行预判与及时发现，进而能够及时采取有效措施进行处理，避免了事故发生造成的较大损失。同时也能够通过工况图来判断和计算单井产量，节省不必要的勘探环节，大幅减少人工作业量。
三、结束语
总而言之，在油田开采与勘探过程中，抽油机都有着极为重要作用，对采油作业效率有着较大程度的决定性作用。原油开采过程中，抽油机系统的运行需要进行大量的调参作业，同时也需要消耗大量动能，才能获得较好的运行效果。将自动化控制技术有效地应用在抽油机系统控制当中，可以实现对抽油机系统运行的自动化、智能化控制目的，通过提高抽油机作业参数调整效率来有效提升采油作业效率，同时实现能源损耗的有效节约。
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