抽油机数字化控制技术

李宁 李海涛

摘要：随着现代化、信息化的不断发展，各个企业的生产规模也不断扩大，使得我国能源需求量与消耗量呈显著上升趋势。石油作为能源的重要组成部分，随着经济技术的不断发展，也不断发展，并逐渐形成了系统化的产业链。抽油机，作为石油工业中重要机械设备，也开始向数字化不断迈进，并逐渐实现了智能化操控，对于施工难度大、安装复杂工作的处理，具有显著优势。本文从数字化抽油机的系统结构出发，简述数字化抽油机控制技术。

关键词：抽油机;数字化;数字化控制技术;采油工艺

引言：

市场经济不断发展，无论是我国的社会形势，还是国际化的经济格局，都处在动态变化之中。不断有新兴产业兴起。而石油作为基础能源，其需求随着企业规模及数据总量的扩大，不断增加。促使石油产业不断发展，技术更迭速度也逐渐增加。而现代信息技术的发展，使得石油产业也逐渐实现了自动化与数字化。利用先进的技术及设备，也使得石油开采工作的效率逐渐提升，为石油企业工作效率提升创造了坚实基础。

一、抽油机控制系统构成

数字化油田控制系统，主要包括变频器、平衡调节装置、传感器及终端控制等基础功能构建。变频器主要发挥电流调平作用，还可以控制抽油机的电机速度，进而控制其冲次。还可以使电机软启动。传感器则主要发挥数据收集功能，能够动态化的采集抽油机的工作数据，如载荷等。启停模块则主要对信息系统接收站下达的各项指令进行分析，从远程控制抽油机的启停。平衡装置同样控制抽油机的启停，但其主要针对的是平衡块力臂[1]。井口远程终端，则主要用于接收信息，并完成信息的传输。站控信息系统，是将信息收集后，进行数据分析的软件，还可计算出石油的最终产量。

二、数字化抽油机控制技术

（一）平衡调节

抽油机是否处于平衡状态，一般无法实时显示，但是抽油机自动化控制系统可以实现对其的动态监测[2]。抽油机的系统调节一般采用手动调节与自动调节两种方式，具体操作方式如下，手动调节是可以将平衡调节旋钮调整到手动位置，需要伸长，则向远离驴头方向旋转，而需要缩短在，则需靠近驴头方向旋转。自动调节，是将按钮调节到自动挡，然后远程监测移动终端，进行平衡控制。平衡控制可以降低峰值电流，有效保护减速器，也可以降低抽油机的能源消耗，是数字化抽油机常用控制技术之一。

自动抽油机平衡判断，主要利用的是电功率平衡阀，通过大数据收集，可以将抽油机运行过程的状态，用数据直观的展现。数据反馈给移动终端。移动终端的运算电路，可以准确的进行分析，而确定平衡调节的大小，平衡块实时变化、来回运动，也可以保证抽油机一直处于平衡状态。自动平衡调节，不仅可以降低工作人员工作量，还可以保证抽油机的工作效率。

（二）状态判断

在抽油机上安装不同类型的状态检测设备，包括载荷、位移传感器等。可以实现对油井工作状况的分析，也可以为故障判断创造基础。利用状态设备所形成的功图，可以综合评估油井工作状况。通过数学模型、算法等，可以准确对比泵的功率图，也可以确定抽油泵的工作状态。

（三）冲次调节

数字化控制系统，能够对抽油机进行自动检测，且检测结果能够通过直观的方式展现出来。冲次调节可以根据方式不同，分为手动无级调节以及自动调节冲次。手动调节，需要首先将调整旋钮旋转至手动档，如果需要增加冲次，则向右调节，反之，需要减少冲次，则需要向左调节。自动调节冲次，则需要将旋钮调至自动档，远程进行冲次调节。手动调节在需档位为自动档時，不发挥调节作用。远程终端控制，采用冲次优法算法对抽油机冲次进行调节，再通过变频器，可以调节旋转速度，使得抽油机的冲次变化，处在最佳状态。

抽油机的冲次处于最佳工况，可以减少能耗，降低抽油机的运行成本。自动化的冲次调节能够提升冲次控制的有效性，且能够使抽油机形成电机闭环，即使出现故障，也可以及时进行判断与调节。

（四）启停控制

在抽油机井口远程终端控制中，增加电流传感器，可以对抽油机的运行数据进行收集，进而实现对抽油机的动态监测。一旦出现电机缺相、空转等现象，也可以及时触发启停控制与报警系统，实现风险的及时截停。抽油机的远程启停，是通过终端利用通讯线，将命令传输至启停模块实现的，启停模块可以通过实现抽油机的目标控制，进而实现远程停放抽油机。启停智能控制，不仅可应用于风险预防，也可以被用于抽油机的日常运行之中。

结束语

数字化与智能化是未来各个行业发展的主要方向。为了更好地满足企业生产与技术革新需求，能源行业也需要不断推进数字化建设。抽油机的数字化技术应用，能够极大程度地改善生产效率，并且优化生产过程，也可以降低企业生产的成本，使得石油能源能够得到充分利用。本文分析了抽油机数字化控制系统基础结构，并从平衡调节、状态判断等角度，详谈数据化技术应用，望予同行以借鉴。

参考文献：

[1]郭强，丁乔，孙晓红.卷扬式长冲程抽油机的性能测试研究[J].北京石油化工学院学报，2018，26（2）.

[2]谢颖，郭金鹏，单雪婷，等.油田抽油机用感应电动机三维瞬态温度场计算分析[J].电机与控制学报，2019（10）：59-67.