第三代數字化抽油機現場應用效果評價

杜衛鋒+周婷+田剛

摘 要：隨著石油產業的發展，作為將石油提升至地面的重要設備—抽油機也得到了較大的改良。由長慶油田公司設計的第三代數字化抽油機具有數據采集和遠程控制功能，真正達到節能無人值守、高效節能、自動調節、維護方便，已經在現場普遍應用。

關鍵詞：數字化；抽油機；自動；智能；遠程

一、第三代數字化抽油機功能及結構特點

（一）功能特點

1、油井參數、電參數采集和傳輸。采集電動機電流、電壓、功率、頻率、功率因數等電參數，采集井口載荷，采集抽油機的沖次、沖程、平衡度等參數，并對采集的參數數據實現本地讀取、計算，將站控系統所需參數和示功圖進行通訊傳輸。

2、抽油機平衡度自動判定及調節。自動監測并實時顯示抽油機的平衡狀況通過對采集的數據進行分析和計算，將抽油機調整到最佳的平衡狀況，保持減速器扭矩運行在允許范圍內，同時達到節能的效果。

3、工作沖次的判定及調整。自動監測并實時顯示抽油機的沖次。

4、多種控制方式。抽油機具有本地自動、本地手動和遠程三種控制方式。啟停操作能夠通過本地手動和遠程控制兩種方式實現。沖次、平衡調節操作可通過本地自動、本地手動和遠程三種控制方式實現。

5、兩種控制回路。抽油機具備工頻和變頻兩種控制電路。變頻啟動能夠實現“軟”啟動，降低了啟動電流，對電機進行有效保護，減小了對電網的沖擊。

6、超載和超限保護。抽油機控制系統具有超載、失載、缺相、過流、短路、超速、防雷擊、防閃斷等保護功能。

7、語音提示/報警。按照上位機指令，進行語音提示和報警。

（二）結構特點

第三代數字化抽油機又稱游梁平衡無基礎抽油機，它是在游梁式抽油機上融合了信息技術、嵌入了傳感器、集成電路、軟件和其他元件，集成了油井功圖和電參數的采集和傳輸，具有沖次、平衡等參數隨工況自動調節的抽油機。

（三）控制系統

數字化智能控制柜是第三代數字化抽油機用以實現上述功能的關鍵位，其中控制面板由工頻和變頻轉換旋鈕、啟動和停止按鈕、復位按鈕、沖次調節旋鈕、平衡調節旋鈕、數字顯示模塊組成，用于實現抽油機控制以及調整操作選擇?？刂颇K：實現本機站控系統上位機數據通信、邏輯運算的控制單元，主要包括RTU、三相電參模塊、語音模塊和數據通信模塊。變頻器：是實現油井沖次自動調節、電機啟動和智能保護的控制電器，主要包括變頻器、制動單元和制動電阻。工頻和變頻回路：是繼電器、開關等電器元件組成，變頻器發生故障時，系統可自動切換到工頻狀態。也可人工進行工頻、變頻的相互切換。具有電機過載保護、電流限幅、輸入缺相檢測、輸出缺相檢測、加速過流減速過流、恒速過流、接地故障檢測、散熱器過載、變頻器過載、負載短路等多項保護功能。

二、第三代數字化抽油機現場應用效果評價

1、節能效果顯著。以山平4-4井為例，在保證工作制度的情況下，對比常規抽油機和第三代數字化抽油機，節能效果見表1：

由此可見數字化抽油機在同樣參數的情況下節能效果非常顯著節能效果在40.5%以上。

2、平衡、沖次調節智能、方便、有效。第三代數字化抽油機從可以依靠自動調節功能以及手動調節功能對抽油機的平衡以及沖次進行方便的調節。

3、遠程控制可實現無人值守

4、兩重控制回路選擇以及系統保護

三、存在問題

1、第三代數字化抽油機使用適用于西北黃土高原野外環境，體積較常規抽油機小，且不同型號可滿足不同的安裝需求，無基礎，安裝快，投入小。但是正是由于該抽油機無基礎，除了對抽油機地基的制作合格外，另外一個較為重要的是地基周圍的排水系統是否通暢，否則地基將會發生同程度的軟化有坍塌的危險。

2、第三代數字化抽油機控制系統較復雜，模塊較多，控制電路元件較多，對于控制柜內元件防塵有更高的要求，要求開關箱密封效果更好。

四、結論與認識

目前應用的第三代數字化抽油機適應野外環境，安裝方便快捷，較常規抽油機成本低，速度快，施工難度小。最為顯著的優點是在保證產量的情況下大幅減小用電量，有效節約能量?？梢酝ㄟ^對抽油機操作面板的按鈕式操作，實現對抽油機平衡和沖次的手動調節，節省了勞動力，更加安全和高效。實現了智能化控制，可根據油井的產液量，工況等，自動采集數據、分析、實現自動調節至最優平衡和沖次。實現了遠程數據實時采集和遠程控制功能，結合視頻監控系統，可以對井場以及油井實時進行監控，真正實現了井場無人值守。通過雙重控制回路系統以及過載、超載等，可有效減小特殊情況下的電故次數。但是該抽油機對于安裝環境的要求相較常規抽油機要高，主要體現在對地基周圍防水要求更高、對控制柜的防塵要求更高。要求在維護過程中地基周圍排水渠排水能力合格，管理過程中，注意柜內的防塵。