智能控制技術在間歇井中的應用探討

李晶(長慶油田第七采油廠， 陜西 西安 710038)

智能控制技術在間歇井中的應用探討

李晶(長慶油田第七采油廠， 陜西 西安 710038)

文章立足于油田開采的實際情況，探討了新的智能化開采控制技術在間歇井開采中的應用，以實現單井間歇生產與用工總量控制之間的平衡，杜絕間歇井空抽情況的出現，提高開采效率。

智能控制技術;間歇井;間抽

1 概述

當前隨著各大油田氣井生產年限的延長，開發井網密度增大，區域鉆井數量增多，產量遞減的低效井數量日益增多，對于油田生產運行管理極為不利，在單井數量如此龐大的情況下，人工間歇開關井的模式顯然不適用，必須立足于油田開采實際情況，盡快應用新的智能化開采控制技術，以實現單井間歇生產與用工總量控制之間的平衡。

基于油井生產供排關系的理論，智能控制系統實時監測電流的變化，并運用計算機系統對數據加以分析和處理，并通過智能的自動化運行方式對抽油機進行間歇式采油控制，以實現抽油機工作方式與油層供排情況的高效結合，在保證油間歇井產量得以提高的同時，有效改善抽油機工作效率。在智能控制系統運行的過程中，通過安裝電機電流傳感器便于對間歇井負荷的變化進行實時而精確的感知，運行原理如下：當間歇井出現空抽時，下沖程中并沒有完全打開，桿柱重量和游動的凡爾液柱重量之和構成光桿荷載，這足以平衡配重重量，電動機可以在很小電流下將桿柱送至井底，但是相反情況下，泵中的液面對桿柱產生拖拉作用，此時抽油桿住會浸沒在液體中，光桿荷載僅為桿柱的浮重，為保證曲柄與游梁的重量能夠達到平衡，電機做功將桿柱送入井底所需電流較大。總之，可以通過點擊電流的變化情況進行間歇井空抽是否發生的判斷。

2 智能控制技術在間歇井中的應用

2.1 控制器設計

可編程控制器體積較小，編程程序簡單且可靠性與抗干擾性強，間歇井工作環境復雜而惡劣，對硬件系統的可靠性和穩定性要求較高，可編程控制器較為實用。間歇井智能控制技術將可編程控制器作為主控制器，之外還配合以數字采樣模塊、點輸入(出)電路和液晶顯示器等?？删幊炭刂破骺梢詫崿F間歇井生產過程的動態化采樣與分析，并據此進行設備工作制度的調整與完善；結合電機運行情況進行可控制電流設計，且具有欠壓保護報警提示功能，自動收集油井日產液量、工作時間和時率等運行的動態化數據。

2.2 硬件設計

(1)可編程控制器及顯示模塊。間歇井智能控制技術并不要求較多的輸入與輸出點數，且在戶外工作時對性能要求較高，故而選用三菱FX1n的可編程控制器，其指令豐富且通訊便捷，對故障的調試和診斷功能較優，所選用的可編程控制器的型號可以實現顯示終端的多方式連接，與三菱控制器的通信協議為內置，無需用戶的再次變成，系統運行可靠性大大提升。

(2)輸入和輸出電路。電流互感器安裝在電路上并向模擬量I/O單元持續不斷發出電流信號，對電流信號進行分辨及數字采樣工作完畢后，再次通過模擬量I/O單元的控制器接口將數據輸送至可編程控制器。為保證輸出電路達到星角度切換和開關機要求，必須通過組合方式對交流接觸器加以控制。

2.3 軟件設計

間歇井智能控制技術運用可編程控制器梯形語言進行編程，先完成控制器的初始化，并在抽油機啟動前發出電鈴警報，以角形模式啟動電機并達到抽油機重新加載所需的電流，5min后使可編程控制器改為星形運動模式，系統預報抽油機的實時電流和功耗，此時保持控制器在角形、星形和停機三種狀態下的自由轉換，并進行實時監控，如果運行和切換良好則說明智能控制技術完全適用。

2.4 套壓控制設計

大多數間歇井套壓較低，這對油井產量將產生極為不利的影響，所以必須對低產低壓間歇井進行套壓智能控制的設計，完成后需先進行現場套壓控制測試，待測試結果穩定后方可應用，選取某間歇井進行模擬測試，過程如下：電磁閥自動關閉條件為套壓＜5MPa，當仿真的關閉條件設計好后，一旦間歇井運行過程中套壓小于設計值便會自動關閉操作，在間歇井運行過程中進行實時觀測，確保電磁閥完全關閉。電磁閥自動開啟條件為套壓＞4MPa，當這一開啟條件設計后，當間歇井運行套壓超過這一設計值便會自動開啟。

實際運行中對于那些套壓較低而流量比較穩定的間歇井，可以進行流量和套壓復合智能控制設計，電磁閥自動關閉的條件為流量＜9500m3/d，當間歇井實際運行過程中流量低于設計值時，電磁閥便會自動關閉。電磁閥自動開啟條件為套壓＞4MPa，則運行套壓符合條件時電磁閥自動開啟。觀察某間歇井生產動態曲線圖(圖1)看出，該井自2016年6月實施智能控制以后，油壓緩慢下降并逐漸恢復正常，瞬時流量為9500m3/d，流量和套壓復合智能控制設計試驗成功。

圖1 某間歇井生產動態曲線圖

3 結語

智能控制技術已經在各大油田間歇井中得到推廣運用，運行結果良好，充分表明智能控制技術具有較高的實用性與可靠性，該技術完全取代了人工手動控制，只需安排2～3人進行開關井狀態的觀察和日常巡檢，工作的安全性與效率大大提升，該技術的運用有效解決了之前間歇井開關控制方面的難題，為間歇井開采的數字化、智能化提供了保障。

[1]楊方勇.張亞斌.智能控制技術在蘇里格氣田低效井中的應用[J].天然氣工業.2013,(6):1-4.

[2]郭洪斌.關于供液不足抽油機井合理間抽制度的探討[J].科技創業家,2013,(12):116.