抽油機停機信息遠程反饋裝置的研制

曲中直（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

在抽油機井的日常管理中，經常會出現因不能及時發現抽油機皮帶斷裂而導致其停機的現象。而這種情況會使抽油機時率下降、單井日產液量降低，嚴重影響完成全年原油產量任務；同時還會造成電動機空轉，浪費大量的電能。為了減少未能及時發現停機井的井次，減少原油產量損失，降低電動機空轉時的耗電，從提高工作效率、操作方便性方面考慮，研制了一種抽油機停機信息遠程反饋裝置，取得了良好的社會效益和經濟效益[1]。

1 研制思路

傳統抽油機在運行時受配重塊不平衡、液面高低等因素的影響，在運行時電流往往呈現出比較大的變化，電流的最大值和最小值往往相差10 A，甚至更大（圖1）。

圖1 抽油機運行電流變化

在皮帶斷裂后，電動機空轉時其運行電流很穩定，上下波動的范圍很小，一般不超過2 A。依據這一變化的規律，可以設計出該項革新裝置。該裝置由電流傳感器、監測模塊、單片機、GSM/GPRS模塊組成。由電流傳感器采集抽油機電流變化，采集的電流數據經單片機和監測模塊進行邏輯判斷，如達到預先設定的邏輯判斷值，即通過GSM/GPRS輸出模塊將預定信息以短信形式發送到指定手機[2]。

2 設備原理

2.1 判斷皮帶斷裂

當皮帶斷裂電動機空轉時，運行電流差值達到邏輯判斷點1（差值波動小于2 A），就初步判定為皮帶斷裂，并利用遠程通訊設備向管理者發出“某井幾時皮帶斷”短信。持續3 min后裝置通過控制箱對電動機斷電，達到節電目的。

2.2 判斷單側停電

當油井單側停電、設備故障停機時，運行電流差值波動，達到邏輯判斷點2（電流為0時），初步判斷設備停機，利用遠程通訊設備向管理者發“某井幾時停機”短信。

2.3 判斷問題井恢復

當問題井經處理后，達到邏輯判斷點3（恢復正常生產持續10 min以上），裝置可自動發送“某井幾時恢復生產”短信給相應管理人員，用來監督處理進度[3]。該裝置的安裝見圖2。

圖2 抽油機停機信息遠程反饋裝置安裝示意

3 方案實施

從傳感器、監測點、開關、傳輸模塊、電源選擇五方面入手，從成本、方便性、安全性及穩定性等方面考慮，逐一確定了各部分設備的選擇。電流傳感器的優點是成本較低，安裝簡單，且整個裝置都在配電箱里，在雨雪低溫天氣下有一定保護作用。監測點的選擇從安裝難易程度等方面考慮，選擇為控制箱內進戶線電源線。開關方式的選擇從穩定、材料成本等方面考慮，選擇為撥動開關。傳輸模塊優選從裝置穩定性、材料成本等方面考慮，選擇為GPRS傳輸。從安全性、方便性、材料成本等方面考慮，電源從控制箱取電，選擇為不間斷電源[4]。

4 功能特點

1）可檢測皮帶斷裂。

2）可檢測抽油機停止運行。

3）可檢測配電箱停電、斷電。

4）故障自動斷電：檢測到皮帶斷裂會自動切斷配電箱電源，使電動機停止工作。

5）自動分類：針對不同故障發送短信息給不同人員。

6）群發：可以按故障分類設置多個接收人。

7）數據存儲：在服務器上的數據庫中存儲歷史記錄。

8）數據查詢：監測中心可以查詢任意時間段每口井的故障信息及故障率。

9）可靠性高：有防水設計并且耐寒耐高溫，適用于北方氣候。

10）性能穩定：采集、通信設備具有良好的自恢復功能，并且一機一卡、互不干擾，保證系統穩定運行[5]。

5 現場應用

抽油機停機信息遠程反饋裝置研制成功后，經過模擬試驗，各項技術指標均達到了設計要求，于2017年11月在9口井上進行現場試驗。裝置較為靈敏，各井安裝該裝置后每次停機都會以短信形式瞬時發送到指定手機上（圖3）。截至2018年3月，已經累計及時發現異常停機、人為停機、皮帶斷裂等35井次，減少液量損失4.5 t。

圖3 內部結構及現場安裝

6 經濟效益

投入費用：抽油機停機信息遠程反饋裝置成本為800元。減少產量損失：按每井次每月減少停井0.5 h，1口井年影響油量2 t，則年新增產值0.612萬元。避免電動機空轉耗電：年節電500 kWh，節約電費0.1萬元。綜合計算單井年可創經濟效益0.632萬元，若大規模推廣應用，則經濟效益將更為顯著[6]。

7 結論

抽油機停機信息遠程反饋裝置的應用解決了不能及時發現停機井的問題，實現了井口停機信息自動化上報，極大地提高了現場管理中抽油機的時率，在提高工作效率的同時也保證了原油的產量，減輕了現場管理人員的管理難度，充分體現了以人為本的工作理念。