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.