趙向茹（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

目前機(jī)采井電量計(jì)量工作仍存在以下不足之處：一是機(jī)采井電量計(jì)量使用的是3169電能測(cè)試儀，每年普測(cè)1次，測(cè)試結(jié)果受隨機(jī)性影響較大，能耗波動(dòng)幾乎不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不能準(zhǔn)確跟蹤單井能耗變化[1-3]；二是機(jī)采系統(tǒng)耗電量采用的是分配值，沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)量裝置，耗電量只能用3169電能測(cè)試儀每年普測(cè)1次得到的的消耗功率和生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行估算，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差；三是現(xiàn)有的電量計(jì)量設(shè)備成本高，經(jīng)濟(jì)適用性差，不能大規(guī)模應(yīng)用。

針對(duì)上述不足，為了解決機(jī)采井電量計(jì)量數(shù)據(jù)模糊，使治理針對(duì)性受到影響的問(wèn)題，開(kāi)展了機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警系統(tǒng)的研究。在考察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)一種較低成本的電能自動(dòng)計(jì)量及預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集井口數(shù)據(jù)，保證了資料的客觀性和準(zhǔn)確性，當(dāng)電量波動(dòng)超范圍時(shí)及時(shí)提出預(yù)警，對(duì)提高工作效率及現(xiàn)場(chǎng)事故應(yīng)急處理等都具有非常重要的意義。

1 工作原理

該裝置采用電流電壓互感器及電參數(shù)綜合采集模塊，實(shí)現(xiàn)三相電壓、三相電流等數(shù)據(jù)采集，計(jì)算后的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線儲(chǔ)存、實(shí)時(shí)顯示、查詢等功能。通過(guò)專用單片機(jī)程序，直接讀寫(xiě)存儲(chǔ)器中的記錄文件數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移動(dòng)存儲(chǔ)及耗電量異常預(yù)警提示[4-5]。應(yīng)用配套后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成歷史數(shù)據(jù)的反演、分析，并能進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、打印等功能。

1.1 電參數(shù)采集與存儲(chǔ)

對(duì)機(jī)采井三相電流、三相電壓、三相有功功率、三相無(wú)功功率、三相有功電能、三相無(wú)功電能、功率因數(shù)、累計(jì)電量等電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，然后將采集到的電參數(shù)存儲(chǔ)在裝置內(nèi)部的非易失性電擦除存儲(chǔ)器EEPROM中，可隨時(shí)被電動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、平衡測(cè)量系統(tǒng)、5 min電量測(cè)量系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)需要將數(shù)據(jù)抄回管理主機(jī)時(shí)，只需連接移動(dòng)存儲(chǔ)抄表器，系統(tǒng)即可自動(dòng)將數(shù)據(jù)管理平臺(tái)所需的數(shù)據(jù)打包傳輸至抄表器中，從而實(shí)現(xiàn)多采集點(diǎn)海量數(shù)據(jù)的移動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能[6]（圖1）。

圖1 電參數(shù)采集原理圖

傳統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備基本都是商用級(jí)別的，野外環(huán)境下因溫濕度波動(dòng)范圍較寬無(wú)法使用。為解決此問(wèn)題，專門設(shè)計(jì)了工業(yè)級(jí)的大容量移動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)設(shè)備，可以在大慶的野外環(huán)境正常工作。

1.2 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

數(shù)據(jù)管理平臺(tái)采用簡(jiǎn)單易用的自動(dòng)表格生成模式，將工作需要的報(bào)表格式嵌入管理軟件中，只需點(diǎn)擊自動(dòng)抄表圖標(biāo)即可完成所管理的多口油井?dāng)?shù)據(jù)的自動(dòng)抄收、錯(cuò)誤校驗(yàn)、自動(dòng)制表等工作，極大地減輕了管理人員的工作量。管理軟件界面如圖2所示。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)一般只是數(shù)據(jù)的堆砌展示，工作中可能需要多種上報(bào)用的報(bào)表，格式也經(jīng)常會(huì)有所變化，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)使用起來(lái)靈活性欠佳。同時(shí)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)操作也比較復(fù)雜，對(duì)管理人員要求高。此次研制的管理平臺(tái)內(nèi)嵌EXCEL表格自動(dòng)輸出功能，抄表同時(shí)可自動(dòng)生成報(bào)表。同時(shí)平臺(tái)簡(jiǎn)化了操作界面，實(shí)現(xiàn)了一鍵操作就可完成所有工作。

1.3 異常耗電預(yù)警系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)采集裝置具有耗電異常預(yù)警功能，耗電量時(shí)實(shí)與前一個(gè)測(cè)量周期對(duì)比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)耗電量超出±20%時(shí)，報(bào)警燈閃爍，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員檢查耗電量異常。而數(shù)據(jù)管理平臺(tái)在每次自動(dòng)抄表過(guò)程中，自動(dòng)對(duì)比耗電量，當(dāng)與前一天電量比較超±20%時(shí)，對(duì)超標(biāo)的異常井進(jìn)行標(biāo)注提醒，方便管理人員識(shí)別。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

將機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在130口機(jī)采井安裝機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置，采集電參數(shù)，并對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.1 電量監(jiān)測(cè)

機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置最基本的功能就是對(duì)機(jī)采井的耗電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，首先就是要保證所測(cè)量數(shù)據(jù)的客觀性與準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置所采集的數(shù)據(jù)與通過(guò)測(cè)該井消耗的功率和生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算耗電量的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

選取12口井來(lái)進(jìn)行對(duì)比，每口井每天運(yùn)行24 h，測(cè)量連續(xù)運(yùn)行10天的耗電量，機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置與3169電能測(cè)試儀同時(shí)測(cè)試，取消功率測(cè)試的隨機(jī)性。將機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置所測(cè)得的耗電量的平均值與3169電能測(cè)試儀測(cè)量得到的消耗功率計(jì)算得到的耗電量做對(duì)比（表1）。通過(guò)計(jì)算，二者的誤差率為3.8%，說(shuō)明了機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置所采集的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

表1 12口井電量數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 電量異常井監(jiān)測(cè)

由于機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置能夠測(cè)量機(jī)采井每天的耗電量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠看出耗電異常的井。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)看，1#機(jī)采井耗電出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，每天的耗電量有明顯增加，如表2所示，由于數(shù)據(jù)采集量較多，這里只選取一部分。對(duì)該井進(jìn)行示功圖測(cè)量，并與之前的示功圖進(jìn)行對(duì)比分析，如圖3所示。查看該井動(dòng)液面、泵深、泵徑等參數(shù)并無(wú)波動(dòng)，推測(cè)該井出現(xiàn)蠟影響現(xiàn)象，對(duì)該井及時(shí)進(jìn)行了熱洗處理，示功圖恢復(fù)正常。由此可見(jiàn)，機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置在判斷故障井，及時(shí)處理故障方面具有重要意義。

2.3 間抽井監(jiān)測(cè)

機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置還可以監(jiān)測(cè)間抽井的運(yùn)行情況。表3為2#間抽井每天的耗電情況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由于采集的是當(dāng)月數(shù)據(jù)，這里只取一部分。從該井的耗電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，該井的間抽制度為抽3天停1天，從18號(hào)開(kāi)始改為抽1天停1天。由此可見(jiàn)，機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)機(jī)采井的運(yùn)行情況。

圖3 1#井故障處理前后示功圖對(duì)比

表3 2#井電量測(cè)量

2.4 平衡率的計(jì)算

通過(guò)測(cè)試、錄取電流，在程序中加入電流法計(jì)算平衡比的公式，自動(dòng)完成平衡比計(jì)算，減少了測(cè)試工作量。同時(shí)給監(jiān)測(cè)的電參數(shù)數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)傳，設(shè)計(jì)保留遠(yuǎn)傳功能。表4為10口機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置和采用電流表測(cè)量機(jī)采井的上、下沖程的電流值計(jì)算的平衡率的對(duì)比，誤差率為3.1%。

表4 10口井平衡率數(shù)據(jù)對(duì)比

3 結(jié)論

1）監(jiān)測(cè)耗電后，盜電發(fā)現(xiàn)及時(shí)，每口井年減少耗電約100 kWh，電價(jià)按0.64元/kWh計(jì)算，年減少耗電1.3×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益0.832萬(wàn)元。

2）監(jiān)測(cè)后不平衡井發(fā)現(xiàn)及時(shí)、調(diào)整及時(shí)，根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每年單井調(diào)整4次，年節(jié)電4.05×104kWh，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2.59萬(wàn)元。

3）實(shí)施后，可減少2人測(cè)試電參數(shù)，人員傭工按10萬(wàn)元/a計(jì)算，節(jié)省支出費(fèi)用20萬(wàn)元。

合計(jì)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益23.42萬(wàn)元。該裝置投入經(jīng)費(fèi)14.98萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比為1∶1.56。

機(jī)采井電量計(jì)量及異常耗電預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)各單井日耗電量進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，可有效解決機(jī)采井電量計(jì)量數(shù)據(jù)模糊的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)機(jī)采井電參數(shù)在線顯示、計(jì)算、回放，對(duì)耗電量異常井發(fā)出預(yù)警，故障發(fā)現(xiàn)及時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)后臺(tái)跟蹤對(duì)比的功能。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故應(yīng)急處理有非常重要的意義，并為方便有效地進(jìn)行節(jié)能管理工作提供了新的思路與方法。

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