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智能间抽技术在油田的应用探究

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：王雪松张艳玲符蓬波

[导读] 智能间抽技术原理的核心是闭环柔性控制技术。闭环柔性控制装置系统主要由工频运行组件、变频柔性运行组件、变频器、闭环控制器、柔性控制器及采集、通讯组件组成，应用闭环控制技术、柔性控制技术实现抽油机井的现场自动控制及低能耗长效运行，达到提高泵效及系统效率、改善工况、延长检泵周期的目的。

中石化胜利油田分公司东辛采油厂盐家采油管理区采油5站王雪松张艳玲符蓬波

摘要：智能间抽技术原理的核心是闭环柔性控制技术。闭环柔性控制装置系统主要由工频运行组件、变频柔性运行组件、变频器、闭环控制器、柔性控制器及采集、通讯组件组成，应用闭环控制技术、柔性控制技术实现抽油机井的现场自动控制及低能耗长效运行，达到提高泵效及系统效率、改善工况、延长检泵周期的目的。
关键词：智能间抽管理技术；供排关系；柔性控制技术
        针对开发后期，大部分低产抽油机井高能耗、低效率、检泵周期短的问题，油区开展了智能间抽管理技术研究并进行现场应用，探索低产抽油机井的最优生产模式，有效改善了油区油井的供排关系，大幅提升泵效和节电率，为低液量油井提质增效提供了技术支撑。
        1 研究背景
        油区因处于开发后期，大部分抽油机井存在产液量低、间出严重的生产现状，油井生产过程中的高能耗、低效率、检泵周期短等问题日益突出。为解决这些问题，油区开展了智能间抽管理技术研究并进行现场应用，通过机器学习的方法探索单井生产规律，并结合井下泵充满程度的需要，优化单周期内悬点运行速度及加速度，改善系统运行受力条件，动态满足抽油机井的供排协调。最终实现对抽油机井的动态参数调整实施智能管控，达到提高泵效及系统效率、改善工况、延长检泵周期的目的。
        2 智能间抽管理技术
        油区以现场生产技术为核心，对智能间抽技术原理进行深入研究，并结合智能间抽管理技术进行现场应用管理，形成一套具有油区适应性的智能间抽管理方法。
        2.1 智能间抽技术原理
        智能间抽技术原理的核心是闭环柔性控制技术。闭环柔性控制装置系统主要由工频运行组件、变频柔性运行组件、变频器、闭环控制器、柔性控制器及采集、通讯组件组成，应用闭环控制技术、柔性控制技术实现抽油机井的现场自动控制及低能耗长效运行。
        应用闭环控制技术可以实现抽油机井的现场自动控制。闭环控制器直接与工控RTU通信，获取抽油机井最新载荷位移数据，并利用该组载荷位移数据计算抽油机井的当前泵效。获取计算结果后与预设目标值进行对比，若大于预设目标值，则抽油机井保持当前的工作制度，若小于预设目标值，闭环控制器则依据闭环控制算法计算出最优工作制度，并控制抽油机井进行自动调参。
        应用柔性控制技术实现低能耗长效运行。通过增加柔性控制模块，嵌入闭环控制装置，实现柔性控制。柔性控制技术是根据悬点载荷变化，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。每冲次采集一次地面示功图计算出充满度或井口实际产液量，通过载荷随动控制对功率曲线削峰填谷柔性运行，使电机保持恒功率输出，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。

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        2.2 智能间抽管理技术应用
        智能间抽管理技术适用于游梁式抽油机电机的变速驱动，适用于永磁同步电动机、普通三相异步电动机、超高转差电动机，为了保证该技术在油区的应用效果，制定了明确的选井条件。规定所选抽油机井必须为游梁式抽油机井，且电机额定电压380V、配备功率22～37kW，抽油机井冲次高于2.5次，工频运行时示功图呈现明显供液不足现象，泵况正常且泵效低于35%。为了充分利用现场现有设备，智能间抽技术在现场应用时采用一体化
        安装模块，根据现场控制、通信设备的配备情况进行设备配备和施工设计。
        在安装前进行平衡度测试，对不平衡井调平衡后再进行安装。通过落实油区备选抽油机井的地面控制设备及抽油机拖动电机的类型、功率，并完成全部油井数据的建档，最终确定74口抽油机井进行安装。
        2.3 智能间抽控制系统应用管理
        为满足油区生产过程中的功图采集、查询等需求，设计开发了抽油机井智能间抽控制系统，该系统具备分级权限，能够利用产液能耗比值建立目标函数，设置提液或提效的权重，利用模型优化实时智能控制，同时集中采集后按需分配，实现数据高效传输。
        同时，为解决油区原系统不含远程采集传输功能的问题，配套安装了示功仪、RTU、数据远传通信模块及上位机软件一体化智能控制系统。应用智能间抽控制系统，能够实现工频控制、变速运行控制、产量、泵效闭环控制和生产参数的采集、传输、存储等功能，系统后台软件具备示功图、功率曲线、电流曲线的数据、图形显示功能，还可以根据实时数据计算抽油机井的日产液量、系统效率、日耗电量、平衡指数等参数，同时具备远程调参的功能。
        3 智能间抽管理技术应用效果
        通过工频运行和变速运行两种工作模式进行节能效果对比分析，油区应用智能间抽管理技术后平均单井日节电37.48kW，平均单井综合节电率23.32%，同时在保持产液量不降低的前提下平均泵效提高11.2%，平均系统效率提高3.79%。
        4 结论
        在低产低效井上应用智能间抽管理技术，做到了不停机间抽，在实现节能降耗的同时减少了频繁起停抽油机造成的设备磨损，延长油井检泵周期。自应用以来，有效改善了油区油井的供排关系，大幅提升泵效和节电率，为低液量油井提质增效提供了技术支撑。
参考文献
［1］刁慧娟．抽油机井冲次的优化研究［J］．辽宁化工，2018，47（9）：894-896．
［2］马菊莲，马军鹏，周好斌．具有自学习功能的智能抽油机变频控制系统研究［J］．钻采工艺，2010，33（4）：77-80．
［3］于海山．基于降低机采单耗得抽油机柔性运行技术研究与应用［J］．油气藏评价与开发，2015，5 （2）：53-56.
［4］雷群．低产井间歇抽油技术研究［J］．钻采工艺，2011，24（2）：20-21.