某平臺(tái)電潛泵泵工況系統(tǒng)的智能化改造

郜知勉，廖維平，陳啟明，陳方飛

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津300452)

0 引 言

電潛泵井動(dòng)態(tài)分析和故障診斷是電潛泵井管理的重要環(huán)節(jié)。電潛泵井通過安裝井下工況儀，可以實(shí)現(xiàn)電潛泵機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄，為動(dòng)態(tài)分析和故障診斷提供更多、更直接的數(shù)據(jù)，從而全面準(zhǔn)確地進(jìn)行工況分析，判斷故障原因，挖掘油井潛力。通過對(duì)電潛泵工況儀記錄參數(shù)進(jìn)行深入分析，并根據(jù)參數(shù)變化所表現(xiàn)出的特征繪制成趨勢(shì)圖，對(duì)電潛泵井的故障類型可以進(jìn)行分析總結(jié)。

由于海上采油平臺(tái)大多數(shù)油井泵工況為后期增加，泵工況記錄參數(shù)只能通過安裝在電潛泵變壓器間的泵工況儀控制屏查看。若需要?dú)v史數(shù)據(jù)分析時(shí)，只能通過數(shù)據(jù)線連接筆記本電腦或插拔存儲(chǔ)卡的形式下載、備份，操作繁瑣且經(jīng)常因數(shù)據(jù)線、存儲(chǔ)卡故障造成數(shù)據(jù)丟失。

1 改造目的

為了減少因頻繁操作泵工況儀控制屏造成設(shè)備故障，減輕現(xiàn)場(chǎng)操作人員工作量，實(shí)現(xiàn)所有油井泵工況參數(shù)在中控系統(tǒng)的整合顯示，通過中控崗對(duì)泵工況參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)及早發(fā)現(xiàn)油井電潛泵運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的異常情況，從而及時(shí)采取措施避免進(jìn)一步惡化造成電潛泵故障。同時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)存儲(chǔ)的泵工況數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，發(fā)現(xiàn)故障特征點(diǎn)，有助于準(zhǔn)確判斷油井故障原因，有針對(duì)性的制定故障解決方案。

2 改造方案

首先著手對(duì)平臺(tái)已安裝的4 口油井的泵工況進(jìn)行改造，預(yù)留扼流器的安裝位置，并統(tǒng)一對(duì)泵工況的位置進(jìn)行整合，預(yù)留好19 臺(tái)泵工況的安裝位置；為滿足泵工況電纜走向規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，減少每臺(tái)泵工況安裝鋪設(shè)電纜帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)高空作業(yè)，將19 臺(tái)油井變壓器至每口油井泵工況的通信電纜一次全部鋪設(shè)完成；同時(shí)通過配盤，完成19 臺(tái)泵工況電源線的規(guī)整，后期增加的油田泵工況，只需將其電源線直接接入配柜預(yù)留接線端子即可。

將每臺(tái)泵工況數(shù)據(jù)通過通信線輸送至相對(duì)應(yīng)的變頻器內(nèi)部PLC 預(yù)留點(diǎn)位上，再通過每臺(tái)變頻器將變頻器數(shù)據(jù)及泵工況數(shù)據(jù)傳輸至中央控制器，最后通過485 通信，將泵工況數(shù)據(jù)傳輸至中控系統(tǒng)。利用中控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)泵工況監(jiān)測(cè)參數(shù)異常報(bào)警功能、自動(dòng)存儲(chǔ)功能、趨勢(shì)監(jiān)測(cè)功能。

3 改造過程

3.1 泵工況及扼流器安裝

平臺(tái)變頻器為低壓變頻器，新增泵工況系統(tǒng)采樣點(diǎn)位安裝在油井變壓器出口。泵工況的扼流器固定放置在相對(duì)應(yīng)油井變壓器頂部，泵工況扼流器至泵工況顯示器的通信線通過穿甲板布線，接至同一房間內(nèi)集中整合排布后的泵工況顯示器，以滿足泵工況及扼流器安裝和通信線走向符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

同時(shí)利用平臺(tái)備件，自主配置電源盤柜，對(duì)泵工況外接的220 V 電源進(jìn)行整合，用電源盤柜代替插排，規(guī)范泵工況電源線的走向及標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 變頻器中央控制器數(shù)據(jù)顯示

每臺(tái)泵工況顯示器到變頻器的通信線通過穿甲板布線至相對(duì)應(yīng)的變頻器PLC 上，以滿足泵工況通訊線走向符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

每臺(tái)變頻器的數(shù)據(jù)集中傳至變頻器的中央控制柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整合。對(duì)中央控制柜的界面進(jìn)行優(yōu)化，在中央控制柜的程序中添加泵工況數(shù)據(jù)顯示。

3.3 中控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)顯示

泵工況數(shù)據(jù)通過485 通信系統(tǒng)遠(yuǎn)傳至平臺(tái)中控系統(tǒng)，并對(duì)中控系統(tǒng)的界面進(jìn)行優(yōu)化，在中控系統(tǒng)程序添加泵工況數(shù)據(jù)顯示功能。

3.4 中控系統(tǒng)泵工況數(shù)據(jù)優(yōu)化

對(duì)改造后在中控系統(tǒng)呈現(xiàn)的泵工況數(shù)據(jù)制作趨勢(shì)圖，便于觀察油井電潛泵的運(yùn)行情況；并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)定報(bào)警提示點(diǎn)，輔助工作人員更好地對(duì)油井電潛泵工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 效果評(píng)價(jià)

4.1 泵工況安裝情況

改造后的泵工況，避免了后期逐一增加后泵工況顯示器及相關(guān)電纜雜亂無(wú)章的不規(guī)范現(xiàn)象(圖1)。

圖1 泵工況顯示器安裝Fig.1 Installation of pump condition display

4.2 變頻器中央控制柜及中控系統(tǒng)泵工況數(shù)據(jù)顯示

泵工況系統(tǒng)改造前，工作人員只能前往電潛泵變壓器間對(duì)單臺(tái)油井的泵工況數(shù)據(jù)進(jìn)行查看或下載，且泵工況顯示器顯示的數(shù)據(jù)為英文縮寫，對(duì)于新員工在觀察和記錄相關(guān)油井井下數(shù)據(jù)時(shí)，可能造成相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的不準(zhǔn)確。

經(jīng)過泵工況系統(tǒng)改造后，工作人員可在變頻器中央控制柜和中控系統(tǒng)的界面對(duì)所有油井電潛泵運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控(圖2、圖3)。

4.3 中控系統(tǒng)泵工況數(shù)據(jù)優(yōu)化

泵工況系統(tǒng)未改造前，對(duì)油井電潛泵運(yùn)行趨勢(shì)的觀察，只能通過人員定期到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單臺(tái)泵工況數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，再通過對(duì)下載數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行判斷。

圖2 泵工況顯示器顯示數(shù)據(jù)Fig 2 Pump condition display data

圖3 中央控制柜泵工況數(shù)據(jù)(左)及中控系統(tǒng)泵工況數(shù)據(jù)(右)Fig.3 Pump working condition data of central control cabinet(left)and pump working condition data of central control system(right)

圖4 單臺(tái)油井泵工況的下載數(shù)據(jù)Fig.4 Download data of working condition of single oil well pump

改造后，中控系統(tǒng)泵工況數(shù)據(jù)優(yōu)化升級(jí)，操作人員可通過中控系統(tǒng)隨時(shí)查看所有油井電潛泵參數(shù)的變化趨勢(shì)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)定報(bào)警提示點(diǎn)(圖4、圖5)。

圖5 中控系統(tǒng)單井泵工況趨勢(shì)圖Fig.5 Working condition trend diagram of single well pump in central control system

5 結(jié) 語(yǔ)

某平臺(tái)油井泵工況智能化改造后，有效避免了泵工況系統(tǒng)安裝的不規(guī)范性，降低了現(xiàn)場(chǎng)操作人員工作量，實(shí)現(xiàn)了泵工況數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)預(yù)警等智能化功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)油井電潛泵運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的異常情況，降低油井電潛泵故障率、增強(qiáng)電潛泵井管理水平，實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)原油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收?！?/p>