螺桿泵智能工況診斷技術(shù)在錦州油田的應(yīng)用

羅艷紅

【摘要】螺桿泵智能工況診斷技術(shù)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷，自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守；具有遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控功能，能自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控、防盜報(bào)警等功能。主要介紹了螺桿泵智能工況診斷技術(shù)的原理、特點(diǎn)、功能、技術(shù)指標(biāo)及在錦州油田的應(yīng)用效果和應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】螺桿泵 智能 工況診斷 錦州油田 應(yīng)用

錦州油田1999年開(kāi)始應(yīng)用螺桿泵[1]采油技術(shù)，并逐步地將其做為一種節(jié)能型舉升設(shè)備在稀油油藏開(kāi)發(fā)中大面積應(yīng)用。這些年來(lái)，錦州油田通過(guò)完善螺桿泵配套工藝，提高螺桿泵攜砂能力等手段，使錦州油田螺桿泵采油技術(shù)水平整體處于領(lǐng)先地位，在采油生產(chǎn)領(lǐng)域起到了示范作用。但在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面還存在一定的問(wèn)題，如調(diào)參不合理、不及時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)效率低，電流、套壓、扭矩偏高導(dǎo)致故障甚至事故的發(fā)生等一些問(wèn)題，這些都是制約螺桿泵采油的因素。因此，實(shí)施螺桿泵智能工況[2-3]診斷技術(shù)，對(duì)錦州油田螺桿泵采油技術(shù)領(lǐng)域意義重大。

1 技術(shù)原理

該技術(shù)原理是：對(duì)螺桿泵井的動(dòng)液面、電流、扭矩、套壓、轉(zhuǎn)速等幾個(gè)重要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)控制和準(zhǔn)確控制，做到時(shí)時(shí)測(cè)量、時(shí)時(shí)診斷、在線調(diào)參和及時(shí)處理問(wèn)題。

它包含四個(gè)子系統(tǒng)：

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵井重要工況數(shù)據(jù)的時(shí)時(shí)在線檢測(cè)，給出螺桿泵井的供液量等情況；

（2）跟蹤系統(tǒng)，在線動(dòng)態(tài)跟蹤螺桿泵井的工作狀態(tài)，快速解析出螺桿泵井的供液情況、載荷情況、抽汲情況及變化規(guī)律；

（3）控制系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)行傳感器的回饋信號(hào)，確定最佳的運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)變頻調(diào)速，把螺桿泵井控制在最佳工作點(diǎn)，使螺桿泵井采油的效率始終保持在最佳狀態(tài)；

（4）遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸和遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)⒕肪畢⒌刃畔⒓皶r(shí)傳回控制管理中心，實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程防盜報(bào)警與故障報(bào)警等功能，直接將油井的異常情況以短信息的方式及時(shí)發(fā)送到管理者的手機(jī)上。

螺桿泵工況常用的診斷方法有電流法診斷、憋壓法診斷、扭矩法診斷、液量變化法診斷?？紤]到成本、環(huán)境條件等因素的影響，錦州油田采用螺桿泵專(zhuān)用變頻器內(nèi)已有的電參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)泵的過(guò)載情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該方法的技術(shù)思想是通過(guò)對(duì)螺桿泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的A/B/C三相電流電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以使井場(chǎng)的操作人員和管理者及時(shí)掌握螺桿泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀況，來(lái)分析螺桿泵在井下的工況，判斷分析有無(wú)故障發(fā)生及故障發(fā)生的原因，及時(shí)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)，保證螺桿泵安全、可靠、有效地工作。將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳送到上位機(jī)中，利用軟件來(lái)診斷判斷泵的工作狀況。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)液面

通過(guò)動(dòng)液面監(jiān)測(cè)，避免抽空燒泵

2.2 自動(dòng)控制技術(shù)

通過(guò)對(duì)電流、有功功率、動(dòng)液面、供液情況等多種參數(shù)的跟蹤測(cè)量和分析，判斷是否出現(xiàn)結(jié)蠟、桿斷、偏磨等現(xiàn)象和趨勢(shì)，采用變頻自動(dòng)調(diào)速或停機(jī)，避免螺桿泵井的損壞，把損失降低到最小程度。

2.3 遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控

通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控器，可以將螺桿泵井的原始信息及時(shí)傳回到控制管理中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、調(diào)參與故障報(bào)警等功能，并可將油井工作參數(shù)、歷史記錄等信息自動(dòng)保存在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便檢索查閱。

3 主要功能

（1）時(shí)時(shí)監(jiān)控油井各主要參數(shù)，自動(dòng)診斷工況，對(duì)結(jié)蠟、桿斷、偏磨等現(xiàn)象能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并做出響應(yīng)或應(yīng)急處理；

（2）時(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)液面；

（3）遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，參數(shù)包括：動(dòng)液面、套壓、螺桿轉(zhuǎn)速、運(yùn)行方式、運(yùn)行電流、運(yùn)行電壓、運(yùn)行頻率、有功功率等；

（4）現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程都可變頻調(diào)速，螺桿轉(zhuǎn)速可連續(xù)調(diào)整，可遠(yuǎn)程控制停機(jī)；

（5）建立采樣數(shù)據(jù)報(bào)表及歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)等數(shù)據(jù)庫(kù)。

4 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）油井動(dòng)液面：0～3000m 誤差：≤1%FS；

（2）套管壓力：0～5M P a 誤差：≤1%FS；

（3）線電壓：0～3 8 0 V 誤差：≤±0.5%FS；

（4）工作電流：0～150A 誤差：≤±0.5%FS；

（5）有功功率：0～110KW 誤差：≤±1%FS；

（6）轉(zhuǎn)速：0～1000R P M 誤差：≤±0.5%FS；

（7）變頻調(diào)速：18～68Hz；（8）無(wú)線測(cè)控距離：不受限制。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

2012年共施工了三口井，分別為錦2-7-007、錦2-7-218C和錦45-05-21；

錦2-7-007井，該井于3月10日作業(yè)搬上，3月12日凌晨1點(diǎn)開(kāi)始下測(cè)試儀，通過(guò)信號(hào)電纜把井下數(shù)據(jù)傳回地面并在儀表盤(pán)上顯示，信號(hào)電纜從油管外壁通過(guò)鋼帶進(jìn)行捆綁，直至井口，最后通過(guò)套管四通返出地面，并進(jìn)行2次密封，承壓可達(dá)20MPa，可以避免高壓滲漏。該井與3月13日中午下泵完畢，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試溫度48℃，壓力7.8MPa，傍晚下完桿，于3月14日下午開(kāi)井，50rpm生產(chǎn)，電流18A，量油23m3，測(cè)試溫度49.1℃，壓力7.64MPa，從這一陣的參數(shù)跟蹤看，開(kāi)井初期由于受到作業(yè)影響，井下溫度稍有降低，開(kāi)井后溫度逐步回升到50℃，壓力從7.8MPa下降到7.6MPa，且連續(xù)30d均保持穩(wěn)定。

錦2-7-218C井，該井施工前因電流高停，造成油井卡，解卡未成功檢泵，該井于2012年6月25日施工，電流一直保持在20A-30A之間，運(yùn)行平穩(wěn)，目前日產(chǎn)液128m3，日產(chǎn)油2.6t。

錦45-05-21井，該井施工前檢泵周期只有8d，而前一個(gè)檢泵周期也僅有16d，該井的頻繁檢泵，既不利于生產(chǎn)，又增加了作業(yè)費(fèi)用。該井于2012年7月2日施工，一直運(yùn)行穩(wěn)定，該井泵掛1000m，動(dòng)液面保持在370m左右，到目前已累計(jì)生產(chǎn)241d，日產(chǎn)液16.8m3，日產(chǎn)油0.7t，效果非常好。

6 效益評(píng)價(jià)

（1）由于可以控制合理的沉沒(méi)度，因此實(shí)施的兩口井實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)。

（2）由于通過(guò)變頻控制了合理的電參數(shù)，因此實(shí)現(xiàn)了真正的節(jié)能。

（3）由于變頻實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，解決了“大馬拉小車(chē)”的問(wèn)題，減少了一次性設(shè)備選型費(fèi)。

（4）延長(zhǎng)檢泵周期，節(jié)省了檢泵費(fèi)用。

（5）該技術(shù)可以直觀的反映螺桿泵井下工作環(huán)境，為螺桿泵制定合理的工作參數(shù)以及油井發(fā)生異常時(shí)提供第一手資料。

7 結(jié)論

錦州油田應(yīng)用智能工況診斷技術(shù)，取得了很好的效果，給生產(chǎn)管理帶來(lái)了很大方便，其潛在的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益也是很明顯的，因此該技術(shù)前景廣闊，有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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