李英湛（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

葡萄花油田低產(chǎn)低效井間抽自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用

李英湛（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

針對(duì)人工控制油井間歇采油方式工作量大、間抽制度調(diào)整不及時(shí)等問(wèn)題，葡萄花油田利用3種油井間抽自動(dòng)控制技術(shù)，使油井的間抽制度更加合理，保證了油井的開(kāi)采效益；同時(shí)通過(guò)自動(dòng)控制油井的啟停狀態(tài)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為油井實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化控制提供了現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)。

油井間抽 自動(dòng)控制 電流 液面 監(jiān)測(cè)

間歇采油方式是各油田在治理低產(chǎn)低效井方面常用的一種管理手段。統(tǒng)計(jì)葡萄花油田長(zhǎng)期實(shí)施間抽的 50 口低產(chǎn)低效井，平均單井月產(chǎn)液 44.20t，月產(chǎn) 油 8.2t， 綜 合 含 水 59.69% 。 目 前 ， 這 50 口 井 執(zhí)行的間抽制度主要有6種。從統(tǒng)計(jì)情況看，各采油單位通常是根據(jù)以往的生產(chǎn)資料和經(jīng)驗(yàn)制定間抽制度。大部分間抽井都是采用統(tǒng)一、固定的間抽制度，例如每月起抽2天，其他時(shí)間停井。由于各區(qū)塊所處地層差異較大，每口井的供液能力不同，采用這種統(tǒng)一、固定的間抽制度無(wú)法保證間抽井的合理 運(yùn) 行 ， 影 響 間 抽 井 的 產(chǎn) 量[1]。 解 決 上 述 問(wèn) 題 的 最好方法就是利用自動(dòng)化控制、信號(hào)采集、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，對(duì)間抽井實(shí)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和啟停自動(dòng)控制。

1 技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用效果

目前，葡萄花油田主要應(yīng)用的低產(chǎn)低效井間抽自動(dòng)控制技術(shù)有3種：電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)；液面人工監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)；液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)。

1.1電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)

該技術(shù)工藝主要由單片機(jī)、電流傳感器、AD轉(zhuǎn) 換 模 塊 、存儲(chǔ)器 、 開(kāi) 關(guān) 量 輸 入/輸 出 等 部分組成[2]。通過(guò)單片機(jī)控制，自動(dòng)采集抽油機(jī)上、下行程中瞬時(shí)電流的變化軌跡，利用預(yù)置的數(shù)學(xué)模型修正后，描述出抽油機(jī)加載、卸載過(guò)程的時(shí)間變化規(guī)律，自動(dòng)確定間抽井的運(yùn)行周期并控制抽油機(jī)的啟停狀態(tài)。

以 1#井為例 （圖1），試驗(yàn)后該井抽油時(shí)間為 1h 26min，沉沒(méi)度由 598m 下降到 523m，沉沒(méi)度下降速度為 52.4m/min；停井 時(shí)間為 4h29min，沉沒(méi)度由 523m 恢復(fù)到 673m，沉沒(méi)度恢復(fù)速度為 33.5m/ min。試驗(yàn)表明，該技術(shù)設(shè)定的間抽制度能夠較好地控制沉沒(méi)度變化范圍，保證油井的供采平衡。

圖1 1#井間抽試驗(yàn)后的沉沒(méi)度變化曲線(xiàn)

2006 年以來(lái)在太南區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 5 口井 （表2），平均單井 日運(yùn) 行時(shí)間減少 13.4h， 平均單井日增液 0.3t， 平 均 單 井 日節(jié)電 55.8kWh。

表2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

1.2液面人工監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)

該技術(shù)是利用液面恢復(fù)法的原理，通過(guò)人工測(cè)試 油 井 開(kāi) 、 關(guān) 井 后 的 液 面 變 化 速 度[3]， 確 定 出 單 井的間抽制度，再把確定的間抽制度在軟件管理平臺(tái)上進(jìn)行預(yù)設(shè)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端控制系統(tǒng)，對(duì)間抽井的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

以 2#井為例，試驗(yàn)后日運(yùn)行時(shí)間減少 16h，測(cè)試示功圖由試驗(yàn)前的供液不足變?yōu)檎顟B(tài)，泵效提高 5.4 個(gè)百分點(diǎn)。試驗(yàn)表明，利用液面恢復(fù)法制定的間抽制度較為合理，能夠改善低產(chǎn)低效井的供排關(guān)系，提高泵效。

2011—2012年在葡扶區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 3口井 （表3），平均單井日運(yùn)行時(shí)間減少 16h，平均單井日增液 0.23t，平均單井日節(jié)電 73.25kWh。

表3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

1.3液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)

該技術(shù)工藝主要由液面連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置、抽油機(jī)自動(dòng)控制裝置、無(wú)線(xiàn)通信裝置和終端控制系統(tǒng)組成[4]。同樣以液面恢復(fù)法為基礎(chǔ)，通過(guò)安裝在井口的液面連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置，自動(dòng)監(jiān)測(cè)油井的液面變化規(guī)律，由無(wú)線(xiàn)通信裝置將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸給終端控制系統(tǒng)，技術(shù)人員根據(jù)連續(xù)監(jiān)測(cè)到的液面變化規(guī)律，設(shè)定好抽油機(jī)的啟停時(shí)間，再由終端控制系統(tǒng)對(duì)間抽井的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

以 3#井為例，利用液面連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置確定該井的 合 理 液 面 范 圍 在 520.7～ 804.5m 之 間 ， 液 面 平 均恢復(fù)速度 7.88m/h，下降速度 9.46m/h，由此設(shè)定該井的間抽制度為每天抽10h停 14h。從示功圖對(duì)比看，試驗(yàn)后泵的充滿(mǎn)度明顯提高。

2011—2012年在葡扶區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 8口井 （表4），平均單井日運(yùn)行時(shí)間減少 16h，產(chǎn)液量保持穩(wěn)定，平均單井泵效提高 7.2 個(gè)百分點(diǎn)，平均單井日節(jié)電 71.2kWh。

表4 試驗(yàn)前后效果對(duì)比

2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

按照單井日節(jié)電55kWh計(jì)算，3種間抽自動(dòng)控制技術(shù) 的投 資回 收期分別為 1.56a、1.17a 和 2.42a（表 5）。單從節(jié)電效益看，液面人工監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)的投資回收期最短。

表5 3種間抽自動(dòng)控制技術(shù)的費(fèi)用構(gòu)成及效益對(duì)比

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)雖然自動(dòng)化程度較高，但考慮到影響抽油機(jī)運(yùn)行電流的因素較多，如井下結(jié)蠟或電動(dòng)機(jī)存在發(fā)電狀態(tài)等，導(dǎo)致電流波動(dòng)較大，容易造成系統(tǒng)誤判，影響間抽制度的準(zhǔn)確性；液面人工監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)雖然成本較低，但需要人工監(jiān)測(cè)液面的變化規(guī)律，工作量較大，且當(dāng)井況發(fā)生變化時(shí)，不能及時(shí)調(diào)整間抽制度，不便于生產(chǎn)管理；液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)、抽油機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)可以實(shí)時(shí)、在線(xiàn)反映油井液面變化規(guī)律，隨時(shí)根據(jù)井況變化調(diào)整間抽制度，準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)便，更適合油田的發(fā)展需要。

2）抽油機(jī)自動(dòng)啟機(jī)過(guò)程中，如果有人畜在井場(chǎng)范圍內(nèi)，可能會(huì)造成安全事故；因此在安全性方面，間抽自動(dòng)控制技術(shù)通常是利用語(yǔ)音報(bào)警裝置，在抽油機(jī)啟機(jī)前 3～5min 內(nèi)，進(jìn)行語(yǔ)音提示，但語(yǔ)音報(bào)警裝置只能作為輔助安全防護(hù)措施，一旦裝置發(fā)生故障或出現(xiàn)其他問(wèn)題，后果將十分嚴(yán)重。建議將 遠(yuǎn) 紅 外 設(shè) 備[5]與 間 抽 自 動(dòng) 控 制 技 術(shù) 進(jìn) 行 集 成 ， 在抽油機(jī)平衡塊的兩側(cè)形成一個(gè)輻射圈，用于監(jiān)測(cè)井場(chǎng)內(nèi)是否有人畜活動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)人畜活動(dòng)，控制設(shè)備將自動(dòng)延長(zhǎng)油井的啟動(dòng)時(shí)間，直到人畜離開(kāi)監(jiān)測(cè)范圍，同時(shí)控制設(shè)備根據(jù)延長(zhǎng)的時(shí)間自動(dòng)調(diào)整原有間抽制度，從而保證抽油機(jī)的安全運(yùn)行。

[1]李明,樊軍,何英,等.抽油機(jī)智能間抽設(shè)備的研制[J].機(jī) 械 研 究 與 應(yīng) 用 ,2006,19（2）:100-101.

[2]潘智勇.抽油機(jī)井智能抽空控制技術(shù)研究[J].承德石油高 等 專(zhuān) 科 學(xué) 校 學(xué) 報(bào),2011,13（3）:25-28.

[3]向 瑜 章,梁 廣 江.抽 油 井 間 抽 控 制 技 術(shù) 的 開(kāi) 發(fā) 與 應(yīng) 用[J].石 油 鉆 采 工 藝,2004,26（4）:68-70.

[4]許萬(wàn)利.間抽井無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能 ,2012,2（5）:32-33.

[5]仇國(guó)慶,孫霄.紅外控制裝置的應(yīng)用[J],儀器儀表用戶(hù), 2008（6）:119-120.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.008

2013-02-16）

李英湛，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事采油工程及安 全 環(huán) 保 工 作， E-mail： houzhixin@petrochina.com.cn， 地 址 ： 黑 龍江省大同區(qū)第七采油廠質(zhì)量安全環(huán)保部，163517。