微电脑采油控制器在低产液生产井中的应用

　　摘要：论述了在日常的生产管理中所遇到的一些低油流供给井，由于受到地层条件的限制，随着地下液体不断被采出，无法得以地下调整，油流供给发生间断，在各种地面抽汲参数都达到最小的情况下，而采用一种新工艺OEC—3A型微电脑采油控制器，实现间歇出油井合理的生产制度，降低抽油机能耗及设备磨损，保证油井在较佳的生产制度下合理生产。
　　关键词：微电脑采油控制器，工艺原理，效果分析
　　间歇出油井是油田开发和油井管理中常遇到的一种低产井，由于该类型井本身的特点，地下治理和地面调整相对困难，但为了适应油田的发展，本着“高水平、高效益，可持续发展”的要求，从采油工艺入手，治理间歇出油井，势在必行。通过OEC—3A型微电脑地面控制设备，确定油井间开时间，使油井井底生产流压与油井抽汲能力相适应，减少空耗，保证油井的正常产出能力，降低能耗。
　　一、OEC—3A型微电脑采油控制器
　　OEC—3A型微电脑采油控制器是一种获得国家专利，高技术含量，具有人工智能模仿的模糊控制的微电脑节能产品，可用于中低产油井及流量间歇出油井的自动控制，它通过置于电控柜中内置的电子传感装置采集数据，经主机和内置的微电脑系统及专家系统软件包，对油井实施全天24小时监控，快速分析出油井的产液规律，制定开井方案，不仅实现电机平缓起动及有油开机，无油停机，而且通过对能耗及产量计算，使油井始终处于最佳运行状态，从而达到增产和节能的目的。
　　1.1结构性能
　　OEC—3A型微电脑采油控制器由强电控制系统、主机、电子传感装置、微型打印机、雷达及自动扫线装置（选用）组成。强电控制系统可实现手动控制油井的功能，可接660V—220V电源，并配有缺相保护与电机保护功能。主机内置专家软件包，是系统的核心部分，电子传感装置反馈油井有无油信号的采集并把信号输入计算机，电机传感装置全天候24小时监测电机及油井运行，可有效监测电机过载，抽油杆断裂等异常情况的发生，并作出停机报警或相应处理，雷达具有防人物靠近的功能，当人在油井旁工作时，可保证油井不会启动，防止意外情况的发生，微型打印机可随时打印井史数据，实现数据管理的科学化。
　　1.2工作原理
　　OEC—3A型微电脑采油控制器是依靠电机载荷及其变化率来进行分析计算，从而决定相应动作，电机载荷主要由平衡块与驴头悬点载荷决定，影响悬点载荷变化因素有以下八种：抽油杆的重力；油管内柱塞以上的液柱重力；油管外液柱对柱塞下端面作用压力（泵口吸入压力）；抽油杆柱和柱塞以上液柱运动时所产生的惯性载荷；抽油杆与液柱运行时所产生的振动载荷；柱塞与泵筒、抽油杆与液柱运行时所产生的振动载荷；柱塞与泵筒、抽油杆柱与油管内壁的磨擦力，抽油杆柱与油管内壁磨擦力；井口回压。其中悬点上主要载荷为抽油杆柱重力，液柱重力与惯性载荷，要精确计算出驴头悬点上各项载荷比较困难，并且由于各种不确定因素，建立电机载荷与驴头悬点载荷的精确关系是不可能做到的，但液面的恢复对电机电流变化率具有一定规律的影响，精确分析此变化率，足以反映液面的恢复状况。
　　（1）单井冲次电流-时间近似曲线：1上冲程作功峰值，2上冲程发电峰值，3下冲程作功峰值，4下冲程发电峰值。见图1。
　　图1单井冲次电流-时间近似曲线图2电流变化率-时间近似曲线
　　（2）间歇性产液停机等待恢复液面后开机时电流变化率-时间近似曲线。A—B：电流变化率较高段，B—C：电流变化率适中段，C—D：电流变化率较低段。见图2。注：图中曲线为单点精确取样后，多点多段综合评价所得近似结果，分段所占比例反映开停机时间的合理性。
　　（3）控制目标：制定的间开制度中开机时间内B—C段所占比例尽量最大。
　　（4）因为影响因素比较复杂，不应以精确的数值来衡量本机采用模糊数学理论，模仿人工智能来实现具体控制。
　　基本公式：
　　其中：Mr为预置开（停）机时间当量；Mc为计算开（停）机当量；X1、X2、X3为曲线（2）中A—B、B—C、C—D段比例当量；n、η、s为配比系数；b0、b1为开（停）机限制。其结束条件由5个非线性不等式来约束，此为该产品的核心部分。
　　1.3特性
　　（1）整机结构紧凑、体积小、重量轻、安装方便。
　　（2）操作方法简便，通用性强。
　　（3）具有电机保护及抽油杆裂保护功能。
　　（4）可以进行手动与自动切换，维修方便。
　　（5）微电脑采用非易失性元件及不间断实时日历/时钟，所以不受断电、拉闸等意外事故影响。
　　（6）自动化程度高，节能效果显著。
　　1.4适应范围及注意事项
　　该设备适用于工作电压660V—220V，环境温度-40℃-60℃，湿度小于92%，非特殊情况下，不要操作记忆清洗功能，不要切断电源。
　　二、现场应用
　　根据微电脑采油控制器的性能、原理及适用范围，我们在低泵效井中选定三口井（A、B、C），平均单井日产液4.6t，平均单井沉没度28.25m，平均单井泵效17.8%，于2000年6月份对三口实施安装应用，截止目前，三台设备均正常运转，累计运转时间为27个月。见表1。
　　表1OEC-3A微电脑控制装置使用前后数据对比表
　　表2平均数据变化对比表
　　由表2可知，该控制装置节能效果比较明显。在平均单井运行时间日缩短9小时的情况下，单井产液量稳定，平均单井沉没度上升38.05m，有功消耗减小0.68KW，无功消耗减少4.53Kvar，平均单井日耗电量下降117KW•h。在生产管理中，总结该装置，具有以下优点：
　　（1）与人工控制间抽井的间开制度对比，减少了测试工作量，同时使间抽制度更趋于合理。
　　（2）虽然该装置24小时自控生产，但抽油机如急需维修，可随时进行手动切换，停机修理。
　　（3）每台装置配有打印机，打印系统自动记录油井的工作状态，包括开机时间，停机时间等数据，实现油井管理的自动化、科学化。
　　（4）由于该装置所具有使用特性，使油井生产状态更加合理，避免抽油机空耗而产生的各种不良影响，效益明显，平均单井年节电折合人民币：117×350×0.38=1，5561元。
　　三、结束语
　　通过对OEC—3A型微电脑控制装置结构、原理、性能以及使用效果的分析，对于低流油供给井（产液量小于10t/d，沉没度小于50m），我们可使用OEC—3A型微电脑控制装置，实现低效井的合理性间抽制度，减少抽油机能耗。
　　参考文献：
　　[1]罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.