抽油机远程启停控制分析及实践探讨

韩江 黄烽耘 田源

[摘 要]本文主要研究了抽油机建设及应用中存在的控制程度下降、维护难度大、部分功能实现不到位等问题，分析了该功能实现的机理，剖析了不同设备及控制柜问题产生的机理。通过开展相关工作，有效提升了现场远程启停的控制率，为下一步现场抽油机深度应用远程启停功能积累了经验。

[关键词]抽油机;远程启停;智能控制

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.14.033

[中圖分类号]TP17;TE13[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）14-00-02

0     引 言

抽油机远超启停功能的有效应用，对油井生产管理具有重要作用，在遇到停电后大面积恢复生产井，实现周期间开井自动运行。针对抽油机远程启停功能现场应用存在的诸多问题，通过多次试验、改造、完善、升级，虽然得到一定程度地缓解，但受生产环境、设备性能、工作界面、管理方式等方面制约，还有很大提升空间，如何解决抽油机运程启停功能在现场应用中存现的问题，需要相关研究人员进行总结与探索。

1     抽油机远程启停原理分析

抽油机远程启停是上位机软件SCADA系统通过以太网络发送指令，井口控制器执行指令，抽油机电气部分执行动作实现抽油机远程启停。常见的抽油机主要分两大类：常规抽油机和数字化抽油机。

1.1   常规抽油机远程启动原理

控制线路由用井口控制器、断路器、交流接触器等电器元件构成。通过远程指令控制开关接通电源后，启动继电器有吸合动作，电机能直接启动、运转，停止继电器的动作时，电机便停止。①远程启动：SCADA发送启动指令—井口控制器执行指令—接触器线圈得电—接触器主触头闭合—接触器自锁触头闭合—电机运转。②远程停止：SCADA发送启动指令—井口控制器执行指令—线圈失电—主触头分断—自锁触头分断—电动机停转。

1.2   数字化抽油机启停原理

与常规抽油机原理相同，增加继电器与启动按钮并接，可进行就地启停。①远程启动：SCADA发送启动指令—井口控制器执行控制指令—输出继电器信号—接触器线圈得电—接触器主触头闭合—接触器自锁触头闭合—电机运转。②远程停止：SCADA发送停止指令—井口控制器执行控制指令—输出继电器信号—辅助触头失电—主触头分断—自锁触头分断—电动机停转。

2     抽油机远程启停控制系统的构成

①常规抽油机：启停按钮;井口控制器;交流接触器;空气开关;过载保护器等电器元件组成控制系统。②数字化抽油机：启停按钮;井口控制器;交流接触器;空气开关;过载保护器;继电器;变频器;三相电参模块等电器元件组成控制电路。

3     抽油机远程启停应用故障分析

3.1   常规抽油机

3.1.1   井口控制器故障

井口控制器是接收指令并控制交流接触器吸合的关键设备，供电电压为220 V转24 V输出，在现场电压不稳情况下极易对设备本身产生较大影响。同时，在现场管理过程中，井口控制器被拆除、丢失、接线端子脱落等问题时有发生，这是抽油机远程启停故障的主要原因之一。

3.1.2   交流接触器故障

交流接触器是接收井口控制器电流信号并完成抽油机电路控制的元器件，主要安装于抽油机配电柜内，由于现场油污污染、灰尘堆积等问题极易产生故障，导致交流接触器接收信号后不做吸合动作，造成抽油机无法远程启停。

3.2   数字化抽油机

3.2.1   手动/自动模式调节

手、自动模式是转换数字化抽油机控制柜与上位机连接的按钮。手动模式断开了抽油机与上位机远程控制，只能就地操作，无法实现抽油机远程启停控制。

3.2.2   井口控制器故障

与常规抽油机相比，数字化抽油机井口控制器故障相对较低，整体密封性可以满足现场需求。

3.2.3   交流接触器故障

数字化抽油机交流接触器是接收井口控制器指令并完成抽油机电路控制的元器件，主要安装于数字化抽油机控制柜内，由于部分机柜控制密封性差，加之现场管理不到位，机柜门未及时关闭，风沙侵蚀、油污污染导致接收信号后不做吸合动作，无法启停抽油机。

3.2.4   控制柜电路跳接

数字化抽油机控制柜集成数据采集、远程控制、变频调节、冲次调节等多种强弱电路，是本地、远程控制抽油机启停的核心，控制柜电路故障将导致抽油机无法启停。目前，因电工人员短缺，电路元器件采购渠道不畅，导致问题出现后仅通过控制柜电路跳接来处理，这种现场常见的排除手段将直接影响抽油机远程启停实现。

3.3   SCADA系统

3.3.1   数据点位链接错误

SCADA系统通过发送井场RTU寄存器变量指令，完成抽油机远程启停动作。SCADA系统数据库点位与井场RTU寄存器地址的对应关系是操作基础，数据库点位链接错误会导致SCADA系统指令无法有效控制抽油机远程启停。

3.3.2   开发逻辑错误

抽油机远程启停控制脚本程序是SCADA系统下达远程启停的命令。目前，物联网建设仅规范了命令格式，对控制脚本程序编制并不统一，软件开发人员结合自身经验编制抽油机远程启停控制脚本程序，开发过程中的逻辑错误变为一种影响因素。

4     抽油机远程启停实践效果

4.1   建立故障排查机制

抽油机远程启停在现场应用中的故障时有发生，通过建立故障排查机制可以有效指导相关人员快速判断故障问题。

4.1.1   常规抽油机

根据故障问题，逐级分类进行排查，排查内容涉及SCADA系统→井口控制器→继电器等元器件。①SCADA系统：核查井场RTU数据点位与SCADA数据库点位是否一致;核查控制脚本程序编制是否正确，写入是否正常。②井口控制器：通过标准通讯协议软件MODSCAN32进行写入测试，查看井口控制器、交流接触器通道是否有输出指令。③交流接触器：排查井口控制器发出启停指令后判断交流接触器是否有吸合动作。

4.1.2   数字化抽油机

数字化抽油机同常规抽油机排顺序及过程基本一致。①SCADA系统：与常规抽油机排查方法一致。②数字化抽油机控制柜：排查抽油机控制柜电路，输出线是否与电机直连;排查控制柜就地启停按钮，是否可以就地启动、停止抽油机;排查手动/自动模式调节旋钮是否在手动模式开启。③井口控制器：与常规抽油机排查方法一致。④控制柜元器件：排查交流接触器是否有吸合动作;排查继电器指示灯是否正常，启停过程中是否有响动。

4.2   建立故障处理机制

抽油机远程启停故障主要分为电路故障、控制模块故障、SCADA系统故障3大类。根据判断机制快速发现问题并整改210台抽油机，其中，处理电路故障145项，控制模块故障68项，SCADA系统问题12项，形成重点故障处理经验，提升处理能力。①电路故障处理：主要包含控制柜跳接线路恢复;交流接触器、继电器更换;手动/自动模式调节旋钮设定。②控制模块故障处理：主要包括对井口控制器的测试及更换。③SCADA系统故障处理：SCADA数据库数据点位与井场RTU对应关系排查及校正，启停控制脚本程序修复。

4.3   建立现场管理机制

抽油机远程启停功能恢复与管理机制密不可分，通过形成“用好、管好、维护好”的运行管理经验，逐步提升抽油机的远程控制率。①明确应用主体：目前，抽油机远程启停应用主要是大面积恢复停电停井、启停间开井和临时启停井，应用主体为基础管理单元监控人员，落实“有人用”。②明确管理主体：形成厂、作业区、基础管理单元的三级管理体系。以每月厂级生产运行抽查，每旬作业区生产调度室核查，每周基础管理单元排查为主要管理手段，落實“有人管”。③明确维护主体：形成一体化维护模式，将电工、数字化维护工、系统调试工联合作业，开展集中维护，落实“有人修”。

5     结论及建议

抽油机远程启停对油田生产管理具有一定意义，但就如何改进、提升抽油远程启停功能还需进一步探索与完善。建立完善排查、处理机制，形成完善维护体系是抽油机远程启停深度应用的关键，同时，将日常维护保养纳入常态化考核制度，可有效提高设备使用周期，降低元器件更换频次。过于复杂的控制电器元件对维护人员技术要求过高，不稳定的电压环境对设备影响较大，经常出现元器件烧损现象，这也是设备供应厂商今后需要的改进方向。

主要参考文献

[1]戴志宏.数字化抽油机在长庆油田采油六厂的应用[J].石油矿场机械，2013（9）.

[2]杨柳，倪高强，张汝权.数字化抽油机在合水油田中的应用[J].科技与企业，2013（24）.