李寧 李海濤

摘要：隨著現(xiàn)代化、信息化的不斷發(fā)展，各個企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴大，使得我國能源需求量與消耗量呈顯著上升趨勢。石油作為能源的重要組成部分，隨著經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展，也不斷發(fā)展，并逐漸形成了系統(tǒng)化的產(chǎn)業(yè)鏈。抽油機，作為石油工業(yè)中重要機械設(shè)備，也開始向數(shù)字化不斷邁進，并逐漸實現(xiàn)了智能化操控，對于施工難度大、安裝復(fù)雜工作的處理，具有顯著優(yōu)勢。本文從數(shù)字化抽油機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，簡述數(shù)字化抽油機控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：抽油機;數(shù)字化;數(shù)字化控制技術(shù);采油工藝

引言：

市場經(jīng)濟不斷發(fā)展，無論是我國的社會形勢，還是國際化的經(jīng)濟格局，都處在動態(tài)變化之中。不斷有新興產(chǎn)業(yè)興起。而石油作為基礎(chǔ)能源，其需求隨著企業(yè)規(guī)模及數(shù)據(jù)總量的擴大，不斷增加。促使石油產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，技術(shù)更迭速度也逐漸增加。而現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，使得石油產(chǎn)業(yè)也逐漸實現(xiàn)了自動化與數(shù)字化。利用先進的技術(shù)及設(shè)備，也使得石油開采工作的效率逐漸提升，為石油企業(yè)工作效率提升創(chuàng)造了堅實基礎(chǔ)。

一、抽油機控制系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)字化油田控制系統(tǒng)，主要包括變頻器、平衡調(diào)節(jié)裝置、傳感器及終端控制等基礎(chǔ)功能構(gòu)建。變頻器主要發(fā)揮電流調(diào)平作用，還可以控制抽油機的電機速度，進而控制其沖次。還可以使電機軟啟動。傳感器則主要發(fā)揮數(shù)據(jù)收集功能，能夠動態(tài)化的采集抽油機的工作數(shù)據(jù)，如載荷等。啟停模塊則主要對信息系統(tǒng)接收站下達的各項指令進行分析，從遠程控制抽油機的啟停。平衡裝置同樣控制抽油機的啟停，但其主要針對的是平衡塊力臂[1]。井口遠程終端，則主要用于接收信息，并完成信息的傳輸。站控信息系統(tǒng)，是將信息收集后，進行數(shù)據(jù)分析的軟件，還可計算出石油的最終產(chǎn)量。

二、數(shù)字化抽油機控制技術(shù)

（一）平衡調(diào)節(jié)

抽油機是否處于平衡狀態(tài)，一般無法實時顯示，但是抽油機自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對其的動態(tài)監(jiān)測[2]。抽油機的系統(tǒng)調(diào)節(jié)一般采用手動調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)兩種方式，具體操作方式如下，手動調(diào)節(jié)是可以將平衡調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整到手動位置，需要伸長，則向遠離驢頭方向旋轉(zhuǎn)，而需要縮短在，則需靠近驢頭方向旋轉(zhuǎn)。自動調(diào)節(jié)，是將按鈕調(diào)節(jié)到自動擋，然后遠程監(jiān)測移動終端，進行平衡控制。平衡控制可以降低峰值電流，有效保護減速器，也可以降低抽油機的能源消耗，是數(shù)字化抽油機常用控制技術(shù)之一。

自動抽油機平衡判斷，主要利用的是電功率平衡閥，通過大數(shù)據(jù)收集，可以將抽油機運行過程的狀態(tài)，用數(shù)據(jù)直觀的展現(xiàn)。數(shù)據(jù)反饋給移動終端。移動終端的運算電路，可以準(zhǔn)確的進行分析，而確定平衡調(diào)節(jié)的大小，平衡塊實時變化、來回運動，也可以保證抽油機一直處于平衡狀態(tài)。自動平衡調(diào)節(jié)，不僅可以降低工作人員工作量，還可以保證抽油機的工作效率。

（二）狀態(tài)判斷

在抽油機上安裝不同類型的狀態(tài)檢測設(shè)備，包括載荷、位移傳感器等?？梢詫崿F(xiàn)對油井工作狀況的分析，也可以為故障判斷創(chuàng)造基礎(chǔ)。利用狀態(tài)設(shè)備所形成的功圖，可以綜合評估油井工作狀況。通過數(shù)學(xué)模型、算法等，可以準(zhǔn)確對比泵的功率圖，也可以確定抽油泵的工作狀態(tài)。

（三）沖次調(diào)節(jié)

數(shù)字化控制系統(tǒng)，能夠?qū)Τ橛蜋C進行自動檢測，且檢測結(jié)果能夠通過直觀的方式展現(xiàn)出來。沖次調(diào)節(jié)可以根據(jù)方式不同，分為手動無級調(diào)節(jié)以及自動調(diào)節(jié)沖次。手動調(diào)節(jié)，需要首先將調(diào)整旋鈕旋轉(zhuǎn)至手動檔，如果需要增加沖次，則向右調(diào)節(jié)，反之，需要減少沖次，則需要向左調(diào)節(jié)。自動調(diào)節(jié)沖次，則需要將旋鈕調(diào)至自動檔，遠程進行沖次調(diào)節(jié)。手動調(diào)節(jié)在需檔位為自動檔時，不發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。遠程終端控制，采用沖次優(yōu)法算法對抽油機沖次進行調(diào)節(jié)，再通過變頻器，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，使得抽油機的沖次變化，處在最佳狀態(tài)。

抽油機的沖次處于最佳工況，可以減少能耗，降低抽油機的運行成本。自動化的沖次調(diào)節(jié)能夠提升沖次控制的有效性，且能夠使抽油機形成電機閉環(huán)，即使出現(xiàn)故障，也可以及時進行判斷與調(diào)節(jié)。

（四）啟?？刂?/p>

在抽油機井口遠程終端控制中，增加電流傳感器，可以對抽油機的運行數(shù)據(jù)進行收集，進而實現(xiàn)對抽油機的動態(tài)監(jiān)測。一旦出現(xiàn)電機缺相、空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，也可以及時觸發(fā)啟?？刂婆c報警系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)險的及時截停。抽油機的遠程啟停，是通過終端利用通訊線，將命令傳輸至啟停模塊實現(xiàn)的，啟停模塊可以通過實現(xiàn)抽油機的目標(biāo)控制，進而實現(xiàn)遠程停放抽油機。啟停智能控制，不僅可應(yīng)用于風(fēng)險預(yù)防，也可以被用于抽油機的日常運行之中。

結(jié)束語

數(shù)字化與智能化是未來各個行業(yè)發(fā)展的主要方向。為了更好地滿足企業(yè)生產(chǎn)與技術(shù)革新需求，能源行業(yè)也需要不斷推進數(shù)字化建設(shè)。抽油機的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，能夠極大程度地改善生產(chǎn)效率，并且優(yōu)化生產(chǎn)過程，也可以降低企業(yè)生產(chǎn)的成本，使得石油能源能夠得到充分利用。本文分析了抽油機數(shù)字化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并從平衡調(diào)節(jié)、狀態(tài)判斷等角度，詳談數(shù)據(jù)化技術(shù)應(yīng)用，望予同行以借鑒。

參考文獻：

[1]郭強，丁喬，孫曉紅.卷揚式長沖程抽油機的性能測試研究[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報，2018，26（2）.

[2]謝穎，郭金鵬，單雪婷，等.油田抽油機用感應(yīng)電動機三維瞬態(tài)溫度場計算分析[J].電機與控制學(xué)報，2019（10）：59-67.