曲中直（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

在抽油機(jī)井的日常管理中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)皮帶斷裂而導(dǎo)致其停機(jī)的現(xiàn)象。而這種情況會(huì)使抽油機(jī)時(shí)率下降、單井日產(chǎn)液量降低，嚴(yán)重影響完成全年原油產(chǎn)量任務(wù)；同時(shí)還會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，浪費(fèi)大量的電能。為了減少未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)井的井次，減少原油產(chǎn)量損失，降低電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的耗電，從提高工作效率、操作方便性方面考慮，研制了一種抽油機(jī)停機(jī)信息遠(yuǎn)程反饋裝置，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 研制思路

傳統(tǒng)抽油機(jī)在運(yùn)行時(shí)受配重塊不平衡、液面高低等因素的影響，在運(yùn)行時(shí)電流往往呈現(xiàn)出比較大的變化，電流的最大值和最小值往往相差10 A，甚至更大（圖1）。

圖1 抽油機(jī)運(yùn)行電流變化

在皮帶斷裂后，電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)其運(yùn)行電流很穩(wěn)定，上下波動(dòng)的范圍很小，一般不超過(guò)2 A。依據(jù)這一變化的規(guī)律，可以設(shè)計(jì)出該項(xiàng)革新裝置。該裝置由電流傳感器、監(jiān)測(cè)模塊、單片機(jī)、GSM/GPRS模塊組成。由電流傳感器采集抽油機(jī)電流變化，采集的電流數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)和監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行邏輯判斷，如達(dá)到預(yù)先設(shè)定的邏輯判斷值，即通過(guò)GSM/GPRS輸出模塊將預(yù)定信息以短信形式發(fā)送到指定手機(jī)[2]。

2 設(shè)備原理

2.1 判斷皮帶斷裂

當(dāng)皮帶斷裂電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行電流差值達(dá)到邏輯判斷點(diǎn)1（差值波動(dòng)小于2 A），就初步判定為皮帶斷裂，并利用遠(yuǎn)程通訊設(shè)備向管理者發(fā)出“某井幾時(shí)皮帶斷”短信。持續(xù)3 min后裝置通過(guò)控制箱對(duì)電動(dòng)機(jī)斷電，達(dá)到節(jié)電目的。

2.2 判斷單側(cè)停電

當(dāng)油井單側(cè)停電、設(shè)備故障停機(jī)時(shí)，運(yùn)行電流差值波動(dòng)，達(dá)到邏輯判斷點(diǎn)2（電流為0時(shí)），初步判斷設(shè)備停機(jī)，利用遠(yuǎn)程通訊設(shè)備向管理者發(fā)“某井幾時(shí)停機(jī)”短信。

2.3 判斷問(wèn)題井恢復(fù)

當(dāng)問(wèn)題井經(jīng)處理后，達(dá)到邏輯判斷點(diǎn)3（恢復(fù)正常生產(chǎn)持續(xù)10 min以上），裝置可自動(dòng)發(fā)送“某井幾時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)”短信給相應(yīng)管理人員，用來(lái)監(jiān)督處理進(jìn)度[3]。該裝置的安裝見(jiàn)圖2。

圖2 抽油機(jī)停機(jī)信息遠(yuǎn)程反饋裝置安裝示意

3 方案實(shí)施

從傳感器、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、開(kāi)關(guān)、傳輸模塊、電源選擇五方面入手，從成本、方便性、安全性及穩(wěn)定性等方面考慮，逐一確定了各部分設(shè)備的選擇。電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，安裝簡(jiǎn)單，且整個(gè)裝置都在配電箱里，在雨雪低溫天氣下有一定保護(hù)作用。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇從安裝難易程度等方面考慮，選擇為控制箱內(nèi)進(jìn)戶(hù)線電源線。開(kāi)關(guān)方式的選擇從穩(wěn)定、材料成本等方面考慮，選擇為撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。傳輸模塊優(yōu)選從裝置穩(wěn)定性、材料成本等方面考慮，選擇為GPRS傳輸。從安全性、方便性、材料成本等方面考慮，電源從控制箱取電，選擇為不間斷電源[4]。

4 功能特點(diǎn)

1）可檢測(cè)皮帶斷裂。

2）可檢測(cè)抽油機(jī)停止運(yùn)行。

3）可檢測(cè)配電箱停電、斷電。

4）故障自動(dòng)斷電：檢測(cè)到皮帶斷裂會(huì)自動(dòng)切斷配電箱電源，使電動(dòng)機(jī)停止工作。

5）自動(dòng)分類(lèi)：針對(duì)不同故障發(fā)送短信息給不同人員。

6）群發(fā)：可以按故障分類(lèi)設(shè)置多個(gè)接收人。

7）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)歷史記錄。

8）數(shù)據(jù)查詢(xún)：監(jiān)測(cè)中心可以查詢(xún)?nèi)我鈺r(shí)間段每口井的故障信息及故障率。

9）可靠性高：有防水設(shè)計(jì)并且耐寒耐高溫，適用于北方氣候。

10）性能穩(wěn)定：采集、通信設(shè)備具有良好的自恢復(fù)功能，并且一機(jī)一卡、互不干擾，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

抽油機(jī)停機(jī)信息遠(yuǎn)程反饋裝置研制成功后，經(jīng)過(guò)模擬試驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，于2017年11月在9口井上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。裝置較為靈敏，各井安裝該裝置后每次停機(jī)都會(huì)以短信形式瞬時(shí)發(fā)送到指定手機(jī)上（圖3）。截至2018年3月，已經(jīng)累計(jì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常停機(jī)、人為停機(jī)、皮帶斷裂等35井次，減少液量損失4.5 t。

圖3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)安裝

6 經(jīng)濟(jì)效益

投入費(fèi)用：抽油機(jī)停機(jī)信息遠(yuǎn)程反饋裝置成本為800元。減少產(chǎn)量損失：按每井次每月減少停井0.5 h，1口井年影響油量2 t，則年新增產(chǎn)值0.612萬(wàn)元。避免電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)耗電：年節(jié)電500 kWh，節(jié)約電費(fèi)0.1萬(wàn)元。綜合計(jì)算單井年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益0.632萬(wàn)元，若大規(guī)模推廣應(yīng)用，則經(jīng)濟(jì)效益將更為顯著[6]。

7 結(jié)論

抽油機(jī)停機(jī)信息遠(yuǎn)程反饋裝置的應(yīng)用解決了不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)井的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了井口停機(jī)信息自動(dòng)化上報(bào)，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)管理中抽油機(jī)的時(shí)率，在提高工作效率的同時(shí)也保證了原油的產(chǎn)量，減輕了現(xiàn)場(chǎng)管理人員的管理難度，充分體現(xiàn)了以人為本的工作理念。