基于伺服控制的供配電集控一體化技術在油田叢式井上的應用

劉會（大港油田公司第六采油廠，天津 大港 300280）

基于伺服控制的供配電集控一體化技術在油田叢式井上的應用

劉會（大港油田公司第六采油廠，天津 大港 300280）

本文針對油田偏遠地區叢式井地面建設周邊無可靠電源的特點，提出一種基于伺服控制的供配電一體化技術，通過現場應用，取得了降低地面投資、減少設備能耗、提高數字化程度等多項成果，具有良好的使用前景。

伺服系統；自控系統；集控一體化

在油田，抽油機仍是目前耗電量最大的用電設備，用電量約占油田總用電量的40%以上，但運行效率非常低，平均運行效率只有25%，功率因數低，電能浪費大。

造成抽油機運行效率低的因素很多，如傳動裝置的損耗、油桿提升過程中的損耗、泵的損耗等，但從電機而言，主要是由于考慮到電機啟動時會產生2-3倍的沖擊電流，需要電機配置預留部分容量，也就造成電機負載率過低，電機不在最佳運行效率區間運行，效率過低。

HSS井區為2012年新建油井產能，該井場周邊方圓兩公里內雖然有地方10KV電源，但該電源供電可靠性較低，不能滿足井區地供電需求，為此需要配置其它電源。該井場內井數共計13口，井深均在1100m左右，采抽設備選用5型抽油機。若采用常規配置，需配備11KW電動機和15KW變頻器各13臺，動力設備則需采用1臺200KW燃油發電機。

按照以上配置，前期投資在100萬元左右，參照其它井區單井日柴油20L核算，該井區年耗油量可達到94900L，為此，需要尋求一項技術，不僅能節約投資成本，而且能極大降低運行成本。

1 基于伺服控制的供配電集控一體化技術原理及構成

1.1 系統總體結構

系統主要由硬件系統和軟件系統組成。硬件系統包括：動力控制系統、參數采集系統；軟件系統包括：數據解析處理系統、診斷報警系統、參數調控系統、WEB服務系統、移動終端。系統可根據生產需求，對井場內套壓、采液量、產氣量、傾角傳感器、伺服電機和發電機運行參數進行采集，并通過傾角傳感器對井下參數進行推算。

1.2 伺服控制系統

伺服系統一般由伺服控制器和伺服電機構成。伺服控制器控制的三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給控制器，控制器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。根據伺服器系統在韓城地區實驗效果分析得出，伺服系統具有以下優勢：

伺服電機調速系統的調速范圍較寬，適于變負載狀況下的調速，尤其是低速下的可控調速。

伺服電機的啟動轉矩較大，使得設備選型時的范圍較寬，同時可以實現集中控制，能降低裝機容量和總體投資。

1.3 軟件系統

數據采集解析系統的主要功能為接收各油井上傳的測試數據，對其進行解析處理，然后儲存，未診斷與監測、WEB服務、PC終端及手持終端提供原始數據。及服務器作為主機，接收油井監控模塊的數據的上傳，完成一個基于WEB服務器的數據接收解析程序。

診斷報警主要功能是對數據解析系統接收的實時數據進行處理計算。結合油井的排采階段，利用采集數據與理想情況進行對比。對異常數據進行診斷報警，并為參數調整提供理論依據。同時，為WEB用戶及手持機用戶提供數據層。

油井參數調控系統為油井的參數調整部分，根據診斷報警的結果，人為或自動調整油井的生產制度，使油井能夠有效的運行，減少因為生產制度因素減少油井采收率的影響。

WEB服務系統根據可油井業務需要，提供包括油井的基礎數據，實時生產情況，歷史生產情況，排采曲線、動液面曲線等圖形展示。

2 供配電集控一體化技術現場試驗

2.1 現場優化設計

2.1 .1 原設計方案

按照通常配置，HSS井區選用11KW伺服電機，控制柜采用1拖4設計，13口井配套4臺，發電機需用200KW燃油發電機。

2.1 .2 基于伺服控制的供配電集控一體化技術方案

根據優化設計，HSS井區選用7.5KW伺服電機，控制柜采用1拖4設計，13口井配套4臺，發電機需用80KW燃油發電機。主要配套設備見表3。

2.2 現場運行情況

HSS井組自2012年11月4日投產至今，除期間出現故障兩次因氣溫過高導致風扇燒毀故障外，運行一直很穩定，且經更換電扇后問題解決。

2.3 經濟效益分析

為保證比較結果的準確性，現選取YX-06（4井式）、YX-07（5井式）和YX-24（4井式）3座井場13口井的一個月的燃油消耗情況與合試4井場進行對比分析。3座井場均采用五型機作為采抽設備，發電機功率為80Kw，采用11Kw電動機和15Kw變頻器進行調控。

3 結語

從目前試驗的情況分析，伺服器系統可以實現排采設備節能50%的目標，適合油井排采節能要求；故障率較低，運行穩定，具有良好的生產適應性，對油井穩定連續排采具有積極作用；其自動與人工干預的優化調控技術，可有效提升管理水平和開發效益，并有效降低用工需求和單井管理成本。

劉會（1971-），工程師，主要從事油田電力管理及自動化技術的研究和應用工作。