数字化抽油机在长庆油田采油六厂的应用

戴志宏

（长庆油田分公司 第六采油厂，银川750006）＊

数字化抽油机是指具有自动采集数据、智能调节平衡、自动调节冲次并能远程控制的高效节能抽油机。作为油田数字化核心技术和关键设备，数字化抽油机的研发对于推动油田生产工艺流程优化，提高生产效率和降低安全风险，减轻劳动强度发挥了不可替代的作用。2012年，在长庆油田第六采油厂进行了数字化抽油机（移动平衡）现场应用相关试验。截至2012－11－10，共安装数字化抽油机25台。该数字化抽油机平衡调节装置采用配重装置在后臂上移动的方式，具有自动调节、手操电动、人工手摇等多种调节方式。实现了在因特网上管理油田、提高机采井的安全运行和系统效率，达到节能减排、简化操作、减少人工、提高经济效益的目的。

1 结构及工作原理

研制的数字化抽油机（移动平衡）是在调径变矩抽油机结构、原理的基础上［1］，借鉴长庆油田数字化抽油机（摆动平衡）功能特点，配套北京长森石油科技有限公司生产的WellView抽油机智能控制柜和示功图传感器，实现实时数据采集、数据远传和抽油机调冲次、调平衡的自动控制。主要组成如图1。

平衡调节装置通过电动机带动丝杠旋转，依靠丝母带动配重箱在吊臂上作直线往复运动，使抽油机平衡配重力臂长短发生变化，从而实现调节抽油机平衡的目的。

数字化抽油机（移动平衡）与其他机型对比，具有如下特点：

1） 丝杠传动可靠，自锁性良好，能够灵活移动配重箱，并可靠停放在所需位置。

2） 丝母采用新型合金材料或高分子材料制成，强度可靠，防锈、防尘。

3） 丝杠系统只承受单向压力，最大受力小于配重总重力，属省力结构。

4） 配重箱既可自动、电动移动，也手摇移动。

图1 数字化抽油机（移动平衡）结构

2 应用分析

1） 失载保护安全、可靠。2012－03－16，在池60－135井安装的10型数字化抽油机（移动平衡）经初步调试后运行。该井设计井深2 835m，抽汲参数为：冲程3.0m，冲次3.23min－1，泵径32mm，泵深2 400m。失载前该井采油系统工作正常，抽油机运行平稳，运行数据显示界面如图2，悬点载荷48.28～84.93kN。

图2 池60－135井2012－03－18示功图显示界面

运行至2012－03－19T16：00，因光杆滑脱造成抽油机悬点失载，停机。悬点失载后，对抽油机进行了检查，未发现抽油机部件损坏，表明该机失载保护安全、可靠。

2012－03－20，对池60－135井光杆进行更换并投入生产。调试控制系统时发现位移传感器被损坏，进行更换后，恢复生产。抽油机运转平稳，出液正常后，进行测试，数据显示界面如图3，悬点载荷41.56～83.88kN。

图3 池60－135井2012－03－20示功图显示界面

2） 平衡可调整范围广，适应载荷变化能力强。数字化抽油机（移动平衡）可调整范围是额定载荷的50%～100%。

在新153－64井安装了 CYJW8－3－26HY（S2K）型数字化抽油机，变频运行自动调整状态，悬点最大载荷 78.14kN（负载率 97.67%）、冲 次 3.74 min－1、电流平衡度1.041、功率平衡度0.881、最大上行电流21.61A、最大下行电流22.5A。运行数据显示界面如图4。配重箱处在后臂中间位置，还有移动增加配重的能力。

图4 新153－64井示功图显示界面

在胡223井安装了 CYJW8－3－26HY（S2K）型数字化抽油机（移动平衡），变频运行，悬点最大载荷42.94kN（负载率53.67%）、冲次3.2min－1、电流平衡度1.059、功率平衡度0.851、最大上行电流8.1A、最大下行电流8.58A。运行数据显示界面如图5。配重箱处在后臂中间靠前位置，还有向近端移动减轻配重的能力。

图5 胡223井示功图显示界面

上述2例说明：数字化抽油机（移动平衡）在额定载荷的50%～100%范围内均能通过智能控制柜将抽油机运行工况调整到动态平衡状态。

同时数字化抽油机（移动平衡）具有手摇调节平衡功能，在新149－50井投产安装后，智能控制柜优化功能还没有投入使用的初期，为了使数字化抽油机（移动平衡）运转在接近动态平衡的状态，采油工手摇调节平衡配重箱在后臂上移动位置，操作简便、轻巧、省力。

3） 抽油机冲次可在1.5～5.0min－1之间自动调整。抽油机控制系统通过对示功图的测试，实时分析井下供液状况，依据泵的充满程度优化调整冲次，调整范围在1.5～5.0min－1之间，对于供液能力差的油井，抽油机可自动降低冲次，以减少能耗及杆管磨损。例如池60－135井在工频下所配备的皮带轮对应的冲次为3.5min－1，系统通过对示功图的分析，将冲次自动调整到1.64min－1运行，有效地节约了电能，运行数据显示界面如图6。

图6 池60－135井示功图显示界面

对于供液充足的油井，系统则可根据配产要求提高冲次，达到提高产量的目的。例如新152－064井，供液能力良好，系统自动将冲次优化到4.23 min－1运行，保证了稳定的产液量，运行数据显示界面如图7。

图7 新152－064井示功图显示界面

4） 实现了平衡工况在线监测并自动调整。新开抽的油井，抽油机的平衡状况变化大，需要注意平衡变化，防止抽油机严重失衡。WellView控制柜通过自动平衡调整，能使抽油机基本运行在平衡状态，功率平衡度达0.8以上。也有1～2台抽油机由于井下工况不稳定，抽油机动态平衡变化较大，超出了自动平衡调整的范围，暂时平衡未达标，待井下工况稳定后，再进行1次人工调整就能使抽油机达到动态平衡。

对于一些因供液不足造成液击严重的井，以及供液能力变化较大的井，平衡变化也随之增大，实时动态地进行平衡调整就非常必要。新151－049井在没有进行平衡自动调整设置之前，2012－04－01的平衡度曲线变化起伏较大，平衡度最高达到0.65，最低只有0.29，如图8。主要原因是由于供液状况变化较大造成的，这样的波动使该井处于不平衡状态。

图8 新151－049井2012－04－01日平衡度变化曲线

2012－04－21对该井调试后进行了自动平衡设定，通过WellView控制柜的智能调整，该井的平衡度保持在0.9左右，如图9。

图9 新151－049井2012－04－21日平衡度变化曲线

5） 实现了井下工况智能诊断分析。Well－View控制系统可实时分析井下工况，及时进行诊断，以便有效解决问题。例如新149－50井投产后，示功图在上死点位置突然下切，WellView控制系统分析结论是由于活塞上行脱出工作筒后造成的，技术人员确认诊断后，2012－05－15通知砖井作业区下调防冲距30～50cm，2012－05－17T10∶00对新149－50井实施下调防冲距50cm方案，证实上述结论是正确的，该井措施前后示功图曲线显示界面如图10～11。

由图11可以看出：下调防冲距50cm后，示功图在下行程的突然下切现象消失，图形显示正常。

图10 新149－50井未调整防冲距示功图显示界面

图11 新149－50井下调整防冲距50cm示功图显示界面

3 监测分析

为了验证数字化抽油机（移动平衡）功能和节能指标，2012－10－31—11－09，长庆油田技术监测中心对砖井、试采作业区在用的3台8、10型数字化抽油机（移动平衡）进行监测。部分测试数据如表1。

安装数字化抽油机（移动平衡）生产井自动优化与工频状态相比，平均吨液百米耗电量由0.956 3kW·h／（102m·t）下降到0.762 6kW·h／（102m·t），降低0.193 7kW·h／（102m·t）；平均系统效率由30.97%提高到39.04%，提高8.07%；平均节电率20.3%。

表1 同一生产井自动优化与工频运行能耗效率监测数据对比

4 结论

截至2012－11－02，长庆油田第六采油厂共安装投运数字化抽油机（移动平衡）25台，涉及7、8、9、10型4种规格型号。通过近1a的使用，数字化抽油机（移动平衡）及控制柜运行工况稳定，各项指标表现良好，整机运行安全、平稳、可靠。及时可靠的数据为掌握新投油井的运行状况和实时调整提供了保障，数字化抽油机（移动平衡）适应长庆油田油井工况。

［1］罗仁全，张学鲁，于胜存，等.游梁式抽油机节能机理及其典型结构件分析［M］.东营：中国石油大学出版社，2007.

［2］长庆油田分公司设备管理处.数字化抽油机（移动平衡）控制功能及能耗效率试验方案［Z］.2012.