數字化抽油機在長慶油田采油六廠的應用

戴志宏

（長慶油田分公司 第六采油廠，銀川750006）＊

數字化抽油機是指具有自動采集數據、智能調節平衡、自動調節沖次并能遠程控制的高效節能抽油機。作為油田數字化核心技術和關鍵設備，數字化抽油機的研發對于推動油田生產工藝流程優化，提高生產效率和降低安全風險，減輕勞動強度發揮了不可替代的作用。2012年，在長慶油田第六采油廠進行了數字化抽油機（移動平衡）現場應用相關試驗。截至2012－11－10，共安裝數字化抽油機25臺。該數字化抽油機平衡調節裝置采用配重裝置在后臂上移動的方式，具有自動調節、手操電動、人工手搖等多種調節方式。實現了在因特網上管理油田、提高機采井的安全運行和系統效率，達到節能減排、簡化操作、減少人工、提高經濟效益的目的。

1 結構及工作原理

研制的數字化抽油機（移動平衡）是在調徑變矩抽油機結構、原理的基礎上［1］，借鑒長慶油田數字化抽油機（擺動平衡）功能特點，配套北京長森石油科技有限公司生產的WellView抽油機智能控制柜和示功圖傳感器，實現實時數據采集、數據遠傳和抽油機調沖次、調平衡的自動控制。主要組成如圖1。

平衡調節裝置通過電動機帶動絲杠旋轉，依靠絲母帶動配重箱在吊臂上作直線往復運動，使抽油機平衡配重力臂長短發生變化，從而實現調節抽油機平衡的目的。

數字化抽油機（移動平衡）與其他機型對比，具有如下特點：

1） 絲杠傳動可靠，自鎖性良好，能夠靈活移動配重箱，并可靠停放在所需位置。

2） 絲母采用新型合金材料或高分子材料制成，強度可靠，防銹、防塵。

3） 絲杠系統只承受單向壓力，最大受力小于配重總重力，屬省力結構。

4） 配重箱既可自動、電動移動，也手搖移動。

圖1 數字化抽油機（移動平衡）結構

2 應用分析

1） 失載保護安全、可靠。2012－03－16，在池60－135井安裝的10型數字化抽油機（移動平衡）經初步調試后運行。該井設計井深2 835m，抽汲參數為：沖程3.0m，沖次3.23min－1，泵徑32mm，泵深2 400m。失載前該井采油系統工作正常，抽油機運行平穩，運行數據顯示界面如圖2，懸點載荷48.28～84.93kN。

圖2 池60－135井2012－03－18示功圖顯示界面

運行至2012－03－19T16：00，因光桿滑脫造成抽油機懸點失載，停機。懸點失載后，對抽油機進行了檢查，未發現抽油機部件損壞，表明該機失載保護安全、可靠。

2012－03－20，對池60－135井光桿進行更換并投入生產。調試控制系統時發現位移傳感器被損壞，進行更換后，恢復生產。抽油機運轉平穩，出液正常后，進行測試，數據顯示界面如圖3，懸點載荷41.56～83.88kN。

圖3 池60－135井2012－03－20示功圖顯示界面

2） 平衡可調整范圍廣，適應載荷變化能力強。數字化抽油機（移動平衡）可調整范圍是額定載荷的50%～100%。

在新153－64井安裝了 CYJW8－3－26HY（S2K）型數字化抽油機，變頻運行自動調整狀態，懸點最大載荷 78.14kN（負載率 97.67%）、沖 次 3.74 min－1、電流平衡度1.041、功率平衡度0.881、最大上行電流21.61A、最大下行電流22.5A。運行數據顯示界面如圖4。配重箱處在后臂中間位置，還有移動增加配重的能力。

圖4 新153－64井示功圖顯示界面

在胡223井安裝了 CYJW8－3－26HY（S2K）型數字化抽油機（移動平衡），變頻運行，懸點最大載荷42.94kN（負載率53.67%）、沖次3.2min－1、電流平衡度1.059、功率平衡度0.851、最大上行電流8.1A、最大下行電流8.58A。運行數據顯示界面如圖5。配重箱處在后臂中間靠前位置，還有向近端移動減輕配重的能力。

圖5 胡223井示功圖顯示界面

上述2例說明：數字化抽油機（移動平衡）在額定載荷的50%～100%范圍內均能通過智能控制柜將抽油機運行工況調整到動態平衡狀態。

同時數字化抽油機（移動平衡）具有手搖調節平衡功能，在新149－50井投產安裝后，智能控制柜優化功能還沒有投入使用的初期，為了使數字化抽油機（移動平衡）運轉在接近動態平衡的狀態，采油工手搖調節平衡配重箱在后臂上移動位置，操作簡便、輕巧、省力。

3） 抽油機沖次可在1.5～5.0min－1之間自動調整。抽油機控制系統通過對示功圖的測試，實時分析井下供液狀況，依據泵的充滿程度優化調整沖次，調整范圍在1.5～5.0min－1之間，對于供液能力差的油井，抽油機可自動降低沖次，以減少能耗及桿管磨損。例如池60－135井在工頻下所配備的皮帶輪對應的沖次為3.5min－1，系統通過對示功圖的分析，將沖次自動調整到1.64min－1運行，有效地節約了電能，運行數據顯示界面如圖6。

圖6 池60－135井示功圖顯示界面

對于供液充足的油井，系統則可根據配產要求提高沖次，達到提高產量的目的。例如新152－064井，供液能力良好，系統自動將沖次優化到4.23 min－1運行，保證了穩定的產液量，運行數據顯示界面如圖7。

圖7 新152－064井示功圖顯示界面

4） 實現了平衡工況在線監測并自動調整。新開抽的油井，抽油機的平衡狀況變化大，需要注意平衡變化，防止抽油機嚴重失衡。WellView控制柜通過自動平衡調整，能使抽油機基本運行在平衡狀態，功率平衡度達0.8以上。也有1～2臺抽油機由于井下工況不穩定，抽油機動態平衡變化較大，超出了自動平衡調整的范圍，暫時平衡未達標，待井下工況穩定后，再進行1次人工調整就能使抽油機達到動態平衡。

對于一些因供液不足造成液擊嚴重的井，以及供液能力變化較大的井，平衡變化也隨之增大，實時動態地進行平衡調整就非常必要。新151－049井在沒有進行平衡自動調整設置之前，2012－04－01的平衡度曲線變化起伏較大，平衡度最高達到0.65，最低只有0.29，如圖8。主要原因是由于供液狀況變化較大造成的，這樣的波動使該井處于不平衡狀態。

圖8 新151－049井2012－04－01日平衡度變化曲線

2012－04－21對該井調試后進行了自動平衡設定，通過WellView控制柜的智能調整，該井的平衡度保持在0.9左右，如圖9。

圖9 新151－049井2012－04－21日平衡度變化曲線

5） 實現了井下工況智能診斷分析。Well－View控制系統可實時分析井下工況，及時進行診斷，以便有效解決問題。例如新149－50井投產后，示功圖在上死點位置突然下切，WellView控制系統分析結論是由于活塞上行脫出工作筒后造成的，技術人員確認診斷后，2012－05－15通知磚井作業區下調防沖距30～50cm，2012－05－17T10∶00對新149－50井實施下調防沖距50cm方案，證實上述結論是正確的，該井措施前后示功圖曲線顯示界面如圖10～11。

由圖11可以看出：下調防沖距50cm后，示功圖在下行程的突然下切現象消失，圖形顯示正常。

圖10 新149－50井未調整防沖距示功圖顯示界面

圖11 新149－50井下調整防沖距50cm示功圖顯示界面

3 監測分析

為了驗證數字化抽油機（移動平衡）功能和節能指標，2012－10－31—11－09，長慶油田技術監測中心對磚井、試采作業區在用的3臺8、10型數字化抽油機（移動平衡）進行監測。部分測試數據如表1。

安裝數字化抽油機（移動平衡）生產井自動優化與工頻狀態相比，平均噸液百米耗電量由0.956 3kW·h／（102m·t）下降到0.762 6kW·h／（102m·t），降低0.193 7kW·h／（102m·t）；平均系統效率由30.97%提高到39.04%，提高8.07%；平均節電率20.3%。

表1 同一生產井自動優化與工頻運行能耗效率監測數據對比

4 結論

截至2012－11－02，長慶油田第六采油廠共安裝投運數字化抽油機（移動平衡）25臺，涉及7、8、9、10型4種規格型號。通過近1a的使用，數字化抽油機（移動平衡）及控制柜運行工況穩定，各項指標表現良好，整機運行安全、平穩、可靠。及時可靠的數據為掌握新投油井的運行狀況和實時調整提供了保障，數字化抽油機（移動平衡）適應長慶油田油井工況。

［1］羅仁全，張學魯，于勝存，等.游梁式抽油機節能機理及其典型結構件分析［M］.東營：中國石油大學出版社，2007.

［2］長慶油田分公司設備管理處.數字化抽油機（移動平衡）控制功能及能耗效率試驗方案［Z］.2012.