機采井系統效率遠程控制技術效果評價

趙凱峰 袁輝 何文江 霍征光 陳作明 李毅男 梁可

（長慶油田分公司第二采油廠）

長慶油田屬于超低滲油田，單井產量低，只能通過控制機采能耗來降低采油成本。在油田開發過程中，電能是最主要的能耗，因此試驗推廣新型節能技術成為降低單井能耗的關鍵因素。

1 節能改造區機采現狀

通過分析目前節能改造區機采現狀存在的問題，在董志和白馬南區塊進行機采井系統效率遠程控制技術現場改造試驗，評價改造效果。提出機采井系統效率遠程控制技術改造的合理化建議，為我廠節能改造提供技術支撐。

節能改造區屬于超低滲油藏，受地層物性差影響，“低液量、低泵效、低效率、高能耗”特征明顯。從生產參數上看，提效空間有限，僅能通過節能改造進行提效降耗治理，節能改造區改造前生產情況及機采效率指標情況見表1。

2 機采井系統效率遠程控制技術

2.1 技術簡介及原理

機采井系統效率遠程控制技術主要是根據油井的實際供液能力，可動態調整抽油機的沖次，在不降低產量的前提下，使抽油機保持在最優生產參數下運行，并且實現了實時電參錄取，跟蹤評價油井系統效率。

機采井系統效率遠程控制技術基于三項基礎技術：功圖與電參的自動化測試技術、LEGS 方法與人工智能技術及四象限變頻驅動技術，通過對示功圖與電參曲線的高速高精度測試，應用LEGS 方法與人工智能識別有效沖程、計算單井產量、分析電動機在一個沖程周期內的負載模式，優選最佳的沖次和驅動參數，通過驅動能力強、綠色環保的四象限變頻器來執行[1-3]。

表1 節能改造區改造前生產情況及機采效率指標情況

2.2 技術優勢

機采井系統效率遠程控制技術具有四大技術優勢，包括：RTU 測試數據快、系統分析參數全、功率因數高、諧波干擾少及節能效果好。

2.2.1 RTU 測試數據快

控制柜配套的RTU 測試速度快，每秒達25 組電參及示功圖數據，除能滿足油田數字化一個沖程200 個數據的要求外，電能數據能用于機采井設備狀態輔助診斷、提高機采井設備管理水平。

2.2.2 系統分析參數全

通過對電參、示功圖、油井溫度壓力數據的監測，通過LEGS 方法可計算有效沖程和單井產量，再結合機理模型和小波分析方法，可全面監測和分析機采井的參數與狀態。

2.2.3 功率因數高、諧波干擾少

一是采用四象限變頻技術，可以實現能量的雙向流動，可以將電動機產生的能量回饋到電網，驅動能力強且可實現電能的徹底利用；二是可以調整輸入電網的功率因數，消除對電網的諧波污染。

2.2.4 節能效果好

通過10 口試驗井的測試證，應用智能調沖次加上四象限智能調壓(柔性驅動)技術后，平均單有功節電1.35 kW，對應的節電率為21.4%。

2.3 技術特征

2.3.1 技術可解決的問題

機采井系統效率遠程控制技術可以解決三類問題。其一，該技術通過“四象限變頻”解決功率因數低、電流大、電網損耗大的問題；其二，該技術通過“智能柔性驅動”解決負載變化大，大馬拉小車，電動機效率低的問題；其三，該技術通過“智能沖次調整”解決油井產量低，液面變化大，井下效率低的問題[4-6]。

2.3.2 技術取得的效益

機采井系統效率遠程控制技術取得的效益有以下三個方面。其一，提高了能效水平，系統效率最高能提高10%以上；其二，實現了設備狀態的自動診斷，提高了機采井的設備安全性；其三，延長機采井機采設備使用壽命30%以上。

3 現場改造試驗

通過對比改造前后系統效率數據和井組電表計量數據進行評價分析，確保每口單井節能效果達到標準要求。

3.1 改造內容

機采井系統效率遠程控制技術改造內容包括四個方面，即安裝系統效率遠程控制柜、更換節能變壓器、電動機改造、配套數字化模塊[7-10]。

1）安裝系統效率遠程控制柜。將原有控制柜更換為具有四象限變頻、智能柔性驅動、智能沖次調整等技術的系統效率遠程控制柜，實現自動調參、記錄電參等功能。

2）更換節能變壓器。將原1140 伏的變壓器更換為380 伏等級更高、更節能的變壓器。

3）電動機改造。將普通高能耗電動機改造成變頻節能電動機，提高電動機功率因數。

4）配套數字化模塊。在控制柜里面新增數據轉發通訊模塊。在作業區配套數據及控制服務器，包含操作系統、數據庫系統及服務軟件。

3.2 現場改造實施情況

對節能改造區進行機采井系統效率遠程控制技術改造，主要對控制柜、變壓器、電動機及數字化模塊進行了改造，實施124 個井場，共計414 口井，實現了抽油機柔性啟動、自動調參、數據自動采集與分析。

4 應用效果分析

1）改造前后指標變化。用控制柜讀取的電參數據計算對比，系統效率提高1.55%，日耗電量減少5 426.9 kWh，綜合節電率為24.1%，機采井系統效率遠程控制技術節電效果對比表見表2。

2） 電表節電效果驗證。選取5 個井場19 口井，安裝電表進行驗證，實測綜合節電率24.5%，控制柜電參分析綜合節電率24.6%，兩者相差不大，因此控制柜電參分析具有較高的準確性和可靠性，5 個井組電表節電效果驗證對比見表3。

5 結論

1）在節能改造區通過應用機采井系統效率遠程控制技術，系統效率提高1.55%，日耗電量減少5 426.9 kWh，綜合節電率為24.1%。

2）在節能改造區通過安裝電表進行驗證，選取5 個井場19 口井，實測綜合節電率24.5%，控制柜電參分析綜合節電率24.6%，兩者相差不大，因此控制柜電參分析具有較高的準確性和可靠性。

3）機采井系統效率遠程控制技術采用了四象限變頻技術和電參、示功圖錄取等數字化技術，實現了智能調沖次、智能柔性驅動等功能，對早期配套的常規抽油機實現電網電動機控制柜一體化改造，改造后的機采井不僅降低生產能耗，并且延長設備壽命、降低了現場員工的勞動強度，為低效井治理提供技術支撐。

表2 機采井系統效率遠程控制技術節電效果對比

表3 5 個井組電表節電效果驗證對比