抽油机井冲次的优化研究

罗广海

摘要：目前，随着我国的快发展，抽油机井的冲次是其重要的工作参数，其设置是否合理直径影响着油井的工作状态。本文在不改变抽油机和油井原有结构情况下，在满足基本泵效前提下仅通过调整油井运行冲次，通过对功图、电参数数据实时采集，对油井产液量实时分析，建立产液、能耗、运行冲次之间模型，得出抽油机最优运行冲次，并通过数据采集、反馈，自动作出调整，使抽油机始终保持在最优的运行状态。试验数据表明，油井冲次冲次寻优后可使产液基本不变，平均节电15%~25%，初步实现了进一步提质增效、节能降耗的目的。

关键词：抽油机井；智能；节能；增效

引言

随着我国对能源需求量的不断增加，对油田现场作业的抽油机井节能研究越来越多。抽油机是在电能支持下完成机械系统操作的装置，它主要是运用抽油杆与活塞的往复运动，而将井下液体进行抽汲，并传送到地面，由此完成整个采油过程。但这一过程不仅需要大量的电能，还可能因各种因素导致能量损失，降低抽油机井的系统工作效率，也给油田造成严重的经济损失。通过采取有效的节能技术手段，不仅能提升抽油机井的工作效率，也在一定程度上控制了能量损失，由此促进企业经济效益的稳步提升。

1抽油机井智能化管理系统

抽油机井智能化管理系统主要包括实时监测系统及上位机处理软件。实时监测系统是获得井场第一手资料的必要手段。实时监测系统主要包括示功图监测系统、井口压力、温度监测系统、液面监测系统、电参数监测系统。上位机处理软件主要利用实时监测系统获得的各种数据，对抽油机井的运行状况进行分析，诊断抽油机是否故障，提供抽油机工作方案。

2抽油机井冲次寻优

2.1研究思路

首先确定合理产液量，将油井稳定运行时的产液量作为设计产液量，然后再改变电机转速逐步调整冲次，在调整过程中采集数据，寻找出最优的运行状态。具体思路为：先使油井按照50Hz工频运行一天，待产液稳定后，将此稳定产液量作为设计配产，紧接着使油井电机从50Hz到20Hz（能够长时间运行的最低频率）按步长5Hz递减逐步各运行一遍，每个频率运行时间相等，时间间隔相同，采集运行期间功图和电参数据，分析数据得到每个运行频率下油井的产液、能耗等数据，初步建立模型，从模型中选择油井最优的运行方式，如满足一定产液下的运行能耗最低，或者满足供排协调下的产液最优等。当控制目标发生变化时，系统会自动调整冲次满足运行方式最优，同时通过新的运行数据修正模型，更好地指导下步的运行调整，确保油井工况始终保持在最优的状态。

2.2示功图监测系统方法

示功图监测系统对示功图数据进行实时采集，并利用有线或无线方式传输至上位机。目前示功图监测仪主要两类:承载式示功图监测仪和非承载式示功图监测仪。承载式示功图监测仪将载荷传感器安装于悬绳器处，载荷传感器直接承载，以获得载荷，加速度传感器安装于游梁或曲柄等位置，以获得位移，最终形成示功图。非承载式示功仪将载荷传感器及位移传感器均安装于抽油机游梁上，以获得载荷及位移，最终形成示功图。除了可通过示功图监测仪获取示功图外，另一种获取示功图的方式为电功图，就是根据电功率与抽油机负载的关系获取示功图。通过换算的方式获取示功图的方法避开了利用传感器带来的不便，但其计算的准确度仍需要经过大量实验验证。

2.3几个关键参数

1）产液波动界限在抽油机工作参数等条件不变情况下，泵效每提升15%，油井供液能力提升一个等级，依据油井实际产液量公式可知，泵效提升15%即油井产液量提升15%，因此认为，在其它条件不变情况下油井产液波动超过15%则供液情况发生变化；为了增强可靠性，认为产液波动计算结果连续三次均超过15%表明地层供液已发生变化，如果连续三次计算结果之间误差在10%以内，则说明地层供液发生了稳定的变化，需要及时进行调控以满足新的供排协调；如果连续三次监测结果之间误差超过10%，说明地层供液处在不稳定的状态，如临井注水、压裂、酸化等作业施工情况，则暂不进行调控，待供液达到新的稳定状态后再进行调控。2）最低产液量当泵效低于15%时油井供液严重不足，油井生产状况极差，连续生产会造成极大的浪费，需要进行间抽或加深泵挂作业，因此将智能举升适应的最低泵效定为15%，与抽油机运行冲次结合，计算出适应的最低产液量，由于每口井的泵径、冲次等不同，因此每口井适应的最低产液量也会略有不同，将最低产液量计入库中，寻优过程中一旦目前产液量低于最低产液量，则必须对油井进行间抽或加深泵挂作业。3）调控时间间隔油井产液波动时动液面达到稳定状态需要约1天时间，自动调控时间间隔较短时，每小时的间隔时间不能正确反映地层供液波动，因此将时间间隔设计为24小时，防止出现每小时产液波动量都小于设计值，但累计起来波动量大于设计值的情况。

2.4提升抽油机井系统效率

为了提升抽油机井系统效率，要对油井电参数认真分析研究，在提高地面系统效率中，针对能耗高的油井，在不影响其产量的情况下，可以采取调小工作参数、调整间开制度、优化调整抽油机平衡等措施；在提高井下系统效率中，可以优化抽油机井泵挂深度、泵径等参数。通过实施一系列地面和井下优化措施，可以提高油井的泵效、电机效率、抽油机平衡度和对中率，使整个抽油机井系统高效运转。

2.5低效抽油机井治理

在低效抽油机井数据分析的基础上，对低系统效率、高能耗井通过节能技术组合应用分析，优化电动机拖动组合设备；采取针对性的管理措施，加大设备和生产运行参数优化调整力度，抽油机井能耗与系统效率指标均有大幅改善。

2.6地面抽油设备的优选

抽油机井系统效率一般可分为地面效率与井下效率，在进行地面抽油设备的选择时，应根据油层的生产能力及油井的工作条件，严格按照抽油设备相关规定对其进行选择、设计、优化，保证整个系统能够处于良好的运行状态，同时还要关注其节能设备的选择，例如：节能电动机的选型、节能变频柜的使用以及其他节能新型产品的选择，以保证抽油机井系统达到相关的节能技术要求。

2.7电参数在上位机中的应用

电参数主要指抽油机上、下冲程同一个周期内的电流、电功率数据。电参数是判定抽油机工作是否异常的重要依据。利用神经网络技术，对抽油机井故障时的电参数特征量进行不断归纳总结，同时对神经网路进行不断的样本训练，最终可实现计算机对故障的准确判断。故障的实时准确判定将为油田的安全生产提供有力的技术支撑。同时，根据电功率数据还可以计算出抽油机的负载状况，利用电功率数据可绘制出电功图。

结语

综上所述，抽油机井节能工作是在节能理念的指导下，实施技术改造的实践中，对油田作业现场的抽油机进行多种节能方法的优化设计后，满足油田生产的节能要求，降低生产运行成本，实现更加良好的经济效益，促进油田企业节能降耗工作得以健康稳定的发展。

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