吳月輝 張明 李松

摘要：單井電參采集系統(tǒng)是油田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，其采集的電性參數(shù)是油井的重要數(shù)據(jù)，油井工況變化會引起電性參數(shù)的變化。通過統(tǒng)計分析新民采油廠數(shù)百口井不同工況電性參數(shù)曲線的特征，總結(jié)了一些規(guī)律，作為對異常工況做定性判斷的依據(jù)，供同行們交流和探討。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)電參理論;符合程度驗(yàn)證;電參曲線解讀;平衡率判斷;工況判斷;標(biāo)準(zhǔn)模板

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成為建立數(shù)字化油田的重要內(nèi)容。吉林油田新民采油廠在2018年下半年起全面實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，單井電參采集系統(tǒng)是其重中之重。開展電參采集與應(yīng)用技術(shù)研究，對于采油生產(chǎn)的狀況監(jiān)控、不正常井診斷、機(jī)采系統(tǒng)效率研究等都具有一定的優(yōu)勢，對于深化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有重要意義。

1電參曲線原理及基本形態(tài)

1.1標(biāo)準(zhǔn)電參理論基礎(chǔ)

對于正常工作的油井，懸點(diǎn)載荷與行程相關(guān);平衡塊在垂面做圓周勻速運(yùn)動，其力矩特點(diǎn)和相位角相關(guān)。上沖程時（0-180°），電動機(jī)和平衡塊共同做功克服懸點(diǎn)載荷、提升桿柱;下沖程時（180-360°），懸點(diǎn)載荷做正功，和電機(jī)一起把平衡塊舉升至360°。上下沖程中懸點(diǎn)載荷與平衡塊力矩綜合作用的結(jié)果不同，造成電機(jī)需要做功的變化。電參數(shù)曲線就是電機(jī)功率、電流、電壓、功率因數(shù)、等信息隨時間的變化曲線。其中電功率曲線最為重要，其原理如圖1所示：

1.2電功率曲線形態(tài)

理論上電功率曲線在一個沖次中有兩個峰：上沖程波峰為不對稱形態(tài)，為快上慢下，是懸點(diǎn)載荷快速增至最大值所導(dǎo)致;下沖程波形為先慢上，然后快上、快下，波峰出現(xiàn)在270度附近，接近對稱。因此可以根據(jù)波峰形態(tài)來判斷抽油機(jī)上下沖程。

2電參數(shù)曲線符合程度驗(yàn)證

新民采油廠用功率平衡測試儀實(shí)際測試曲線約400井次，與電參采集曲線對比，得出結(jié)論：二者的曲線形態(tài)和最大、最小值基本一致，符合程度較高，可以相互替代。

3電參采集功能及曲線解讀

3.1電參采集功能簡介

電參采集系統(tǒng)可以自動采集抽油機(jī)井的A、B、C三相電壓、電流、功率、用電量、功率因數(shù)等信息，能夠直觀反應(yīng)抽油機(jī)井的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。其操作功能包括每4小時定時采集、隨時采集、洗井電參、電流異常預(yù)警、圖版比對、電能核定等。

3.2 實(shí)測電參數(shù)曲線解讀

曲線圖的橫坐標(biāo)固定為采集點(diǎn)數(shù)，每個采集點(diǎn)時間間隔為120毫秒，共采集600個點(diǎn)，總時間為72秒，可直觀判知沖次?？v坐標(biāo)為可選項(xiàng)目，可以選擇 A、B、C三相的電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。

4電參數(shù)曲線的應(yīng)用

通過對單井電參曲線變化的分析判斷，可及時發(fā)現(xiàn)油井平衡率超標(biāo)、供電異常、地面及井下設(shè)備故障等異常工況。

4.1 抽油機(jī)平衡度的判斷

正常工況下，平衡度較好的抽油機(jī)，電功率曲線前后波峰值接近一致，比值在0.8-1.2之間;欠平衡時前波峰高值;過平衡時后波峰高值。理論上前波峰加載的時間點(diǎn)會因平衡度發(fā)生變化，欠平衡時后移，過平衡前移。

根據(jù)功率曲線調(diào)節(jié)平衡度可使電機(jī)功率明顯降低，節(jié)約電量資源相當(dāng)可觀。

4.2 根據(jù)電參曲線分析油井工況及設(shè)備故障

根據(jù)對吉林油田數(shù)百口井的實(shí)測數(shù)據(jù)的分析、對比，結(jié)合相關(guān)資料，將油井異常電參數(shù)曲線進(jìn)行了定性分類，建立了標(biāo)準(zhǔn)模板，為油井故障診斷提供了可靠的依據(jù)。

4.2.1診斷方法

根據(jù)電參曲線判斷油井工況的流程如下：建立模板-實(shí)測電參曲線-與模板對比判斷工況-現(xiàn)場檢查驗(yàn)證-完善模板。

電參曲線對比發(fā)現(xiàn)異常要經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證、查明原因。

4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)模板

標(biāo)準(zhǔn)模板是根據(jù)諸多油井的實(shí)測曲線及示功圖和油井實(shí)際工作情況相對照，經(jīng)分類歸納總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)０?，具有廣泛的代表性。目前所建立的模板主要包括地下故障模板和地面故障模板兩大類。

4.2.2.1地下故障模板

地下故障導(dǎo)致電參曲線變化主要有兩大類型：

⑴懸點(diǎn)載荷變化幅度小，可能由斷脫、雙漏、抽噴、底部管漏等原因所致。其特征為：懸點(diǎn)載荷變化小導(dǎo)致雙波峰波谷消失，形成單峰單谷形態(tài);整體載荷下降。正弦曲線越規(guī)范越能反應(yīng)井下問題。

⑵懸點(diǎn)載荷非正常變化，及可能是由于卡泵造成。其特征為：在雙峰雙谷正常電參曲線形態(tài)上，功率異常突升;甚至功率出現(xiàn)平行段，平行段毛刺突出。

4.2.2.2地面故障模板

區(qū)別于雙峰雙谷的異型曲線基本屬于地面因素導(dǎo)致，如圖2所示：

⑴皮帶松、電機(jī)打滑：皮帶打滑導(dǎo)致電機(jī)頻繁加載卸載，電功率曲線毛刺增加、功率下降，尤其是在功率峰值處出現(xiàn)毛刺增多，波峰由尖變寬，形似草坪狀。

⑵減速箱故障：曲線上出現(xiàn)干擾狀豎條，多為機(jī)械原因造成。

⑶三相電缺相：三相電中的一相功率及電流為0，另外兩相突然增大。

⑷項(xiàng)序接反：曲線顯示三相電不同步，且其中一相電一直為負(fù)值。

⑸油井皮帶斷、電機(jī)空轉(zhuǎn)：電機(jī)做功僅用來維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)、電功率基本恒定，導(dǎo)致電流明顯降低，電流曲線變?yōu)槠交?，電功率曲線接近一條直線，且功率大幅度下降。

⑹變壓器故障：電參曲線同時出現(xiàn)電壓電流同步異?；蛉嚯姴黄胶?。

4.2.3應(yīng)用效果

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，利用標(biāo)準(zhǔn)模板判斷故障的準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本。

5問題討論

電參曲線替代傳統(tǒng)示功圖來判斷的油井工況是科技發(fā)展的必然趨勢。但目前在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些難點(diǎn)：1、抽油機(jī)傳動系統(tǒng)上任何異常均會導(dǎo)致載荷變化，進(jìn)而影響電機(jī)功率變化，給電參數(shù)曲線診斷帶來一定的難度。2、實(shí)測電參曲線與理論圖形有一定差異，有時不易判斷上、下沖程，給工況判斷帶來困難。3、一些電參曲線異常存在多解性，需要其他輔助手段判別、最終通過現(xiàn)場資料錄取驗(yàn)證。

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