抽油機井智能抽空控制技術研究

潘智勇

(中油遼河油田公司采油工藝處，遼寧盤錦124010)

抽油機井智能抽空控制技術研究

潘智勇

(中油遼河油田公司采油工藝處，遼寧盤錦124010)

抽油機井智能抽空控制技術，是以計算機診斷為基礎，通過連續動態數字示功圖、動態數字電動機電流模態的分析，找出以抽油泵充滿度為可視參量的運行模式，發揮油井最大潛能，做到產量最大化，油井運行時間最小化。由于抽汲狀況的改善，減少了抽油泵的液擊現象，可以大大延長檢泵周期。

抽油機井;智能抽空控制技術;計算機診斷;液擊

在油氣田開發過程中，部分油井由于地層壓力低、儲層物性差、油層滲流能力小，造成井底供液能力不足，使抽油泵經常處于充不滿狀態，而產生液擊現象，導致抽油泵過早地損壞。為達到供采協調，提高抽油泵的充滿程度，減少抽油泵的磨損，延長抽油井檢泵周期，對這類油井采用間開生產的方法，做到不丟失產量，又節省電能。通常確定間開生產的方法是采用摸索油井出油規律，當動液面降到接近泵入口處停抽，等到動液面恢復到出現拐點時再開井抽汲。該方法雖然簡單易行，但不能準確地掌握油井供液與抽汲狀況的變化，因此產量丟失嚴重。從上世紀九十年代后期開始，隨著計算機技術的發展，特別是PC機能力的提高、尺寸的減小和價格的降低，使其在采油現場得到廣泛的應用。現場模擬傳感器信號可以通過數字化的數據采集接口由PC機記錄、存儲和分析。數字信號具有高精度、可操作性和與現代數據分析軟件的兼容性，便于存儲、攜帶和傳輸，使油井的性能診斷更加準確可靠。現代的智能抽空控制器可隨時監測油井工作動態，確定最合理的間開時間。

1 工作原理

抽油機井智能抽空控制技術以計算機診斷為基礎，通過連續動態數字示功圖、動態數字電動機電流模態的分析，找出以抽油泵充滿度為可視參量的運行模式，發揮油井最大潛能，做到產量最大化、電量消耗最小化，成倍地延長抽油井檢泵周期。

在進行抽空控制之前都需進行油井性能的動態測試，確定抽空控制的特征參數，即抽油泵在生產過程中泵筒內液體充滿程度。對不同的生產井，泵筒充滿程度與油層供液能力之間有確定的變化規律，可依據抽油井工作狀況，確定油井間開時間。測試采用現代PC虛擬測試系統，可以連續實時測量和分析油井的動態變化，如示功圖、電流、產量等。試驗主要利用了連續的示功圖測量，對抽油泵的抽空度變化與停井時間的關系進行了確定，然后設置抽空控制器參數。

抽空控制制度的選擇方式:1)動態自動模式識別和隨動跟蹤控制。首先選擇抽空控制設置點，計算機自行判斷，達到設置點后自動關井。在預先設定的關井時間達到后，其抽汲充滿度不夠，則延長關井時間。2)根據油井當前生產性能設置固定制度進行穩態控制。

2 現場試驗

2.1 試驗步驟

現場安裝固定式載荷傳感器、位移傳感器以及電流傳感器，并將調節信號輸送到高精度多通道計算機數據采集系統，見圖1。本試驗是將工業用堅固型平板電腦直接安放在現場進行測試，對長時間的測量則采用了現場獨立閃存記錄技術，進行長達72 h的數據采集。采用地面罐或分離器計量油井產量。在抽空控制系統旁安裝了電表，按電表指示讀數計量連續泵抽和抽空控制兩種生產制度下的電量消耗。

2.2 現場試驗情況

試驗選擇低產抽油井和間歇抽油井各一口。

1)曙1－42－027井 該井為低產抽油井，平均產液量約 5 t/d，電量消耗188 kW·h/d。在安裝智能抽空控制裝置并確定智能抽空控制后，產液量和電量消耗分別為9.5 t/d和32 kW·h/d。

圖2為曙1－42－027井不同抽空控制制度下產量和動態數字示功圖。

從測量結果看，9月21日抽空控制制度為關井60 min，運行20 min，但是示功圖面積相對較小，而且折算單井日產量并沒有明顯增加，只是累計運行時間6 h/d，為常規生產制度的1/4時間，節省了電能消耗;9月22日采取的抽空制度為關45 min，運行15 min，雖然累計運行時間仍為6 h/d，產液量有所增加，但產量和示功圖還沒有達到最大化。

如果將起始動液面恢復的時間和抽空控制的時間調節到適合狀態，產量可以達到最大化，運行累計時間可最小化。10月9日與9月22日的試驗條件相同，但將間隔的關井時間由45 min延長為60 min，折算日產液量為9.57 t，全天累計運行時間為4.8 h，為常規連續生產時間的1/5。

在連續抽空控制下，使油井生產狀態得到改變，抽油泵始終在充滿程度較好的情況下工作，泵的運行效率高，產量也會進一步增加。10月26日至10月27日試驗采取與10月9日相同的條件，采用連續抽空控制生產，第二天的確比第一天增加了2 t左右的產液量，這就說明連續抽空控制生產，可以改善油層供液狀態。

2)曙1－4138C井 該井生產制度為關井10 d，開井2 d，開井第一天產量約2 t，第二天產量約1.5 t。

在安裝智能抽空控制裝置并確定智能抽空控制后，產液量和電能消耗的變化如表1。

表1 智能抽空控制后產液量和電能消耗的變化

曙1－4138C井在采用連續抽空控制制度下的產量和動態數字示功圖變化情況見圖3。

曙1－4138C油井通過抽空控制條件下的運行可以看出如下規律:與低產井一樣，產量可以實現最大化，電量消耗最小化。尤其是產量與人工間抽相比，人工間抽在12 d內只開2 d，平均每天產量為0.28 t，而采用智能化抽空控制，每天都有產量，而且12 d所用累計的運行時間少于人工間抽的時間，產量卻增加了70%以上，時間花費減少了14%。采用抽空控制技術后，通過5 d的連續運行，產量越來越多，示功圖狀態越來越好，說明了使用連續抽空控制技術，可以改善油層供液狀態。

3 結論

1)使用抽空控制技術，可以正確確定間開井的生產時間，使油井形成一個良好的流動狀態，改善油層供液狀況;可以依據油井供液狀況，確定泵的充滿程度，動態調整間開時間，能大幅度節省低產井的電能消耗，使產量達到最大化;由于抽汲狀況的改善，減少了抽油泵的液擊現象，可以大大延長檢泵周期。

2)如果采用集中管理，可以實現油井管理自動化。通過現場模擬，傳感器信號轉化為數字化數據采集、傳輸，由PC機統一記錄、存儲和分析處理，可以依據油井生產動態，確定最合理的間開時間。

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Oil Pumping Unit Intelligence Control Technology

PAN Zhi-yong
(Oil Production Department of Liaohe Oilfield，PetroChina，Panjin 124010，Liaoning，China)

Oil pumping unit intelligence control technology is based on computer diagnosis.Through continuous dynamic digital indicating diagram，we can find the operational mode of the oil pump unit degree of filling to develop oil wells’greatest potential，maximize the oil production，and minimize the runtime of oil wells.The improvement of pumping reduces the liquid－hammering，and prolongs the pump detection period.

oil pumping unit;intelligence control technology;computer diagnosis;liquid－hammering

TE355

B

1008-9446(2011)03-0025-04

2011-05-26

潘智勇(1980－)，男，湖北枝江人，遼河油田公司采油工藝處工程師，在讀工程碩士，主要從事采油工藝技術的研究與應用。