潘智勇

(中油辽河油田公司采油工艺处，辽宁盘锦124010)

抽油机井智能抽空控制技术研究

潘智勇

(中油辽河油田公司采油工艺处，辽宁盘锦124010)

抽油机井智能抽空控制技术，是以计算机诊断为基础，通过连续动态数字示功图、动态数字电动机电流模态的分析，找出以抽油泵充满度为可视参量的运行模式，发挥油井最大潜能，做到产量最大化，油井运行时间最小化。由于抽汲状况的改善，减少了抽油泵的液击现象，可以大大延长检泵周期。

抽油机井;智能抽空控制技术;计算机诊断;液击

在油气田开发过程中，部分油井由于地层压力低、储层物性差、油层渗流能力小，造成井底供液能力不足，使抽油泵经常处于充不满状态，而产生液击现象，导致抽油泵过早地损坏。为达到供采协调，提高抽油泵的充满程度，减少抽油泵的磨损，延长抽油井检泵周期，对这类油井采用间开生产的方法，做到不丢失产量，又节省电能。通常确定间开生产的方法是采用摸索油井出油规律，当动液面降到接近泵入口处停抽，等到动液面恢复到出现拐点时再开井抽汲。该方法虽然简单易行，但不能准确地掌握油井供液与抽汲状况的变化，因此产量丢失严重。从上世纪九十年代后期开始，随着计算机技术的发展，特别是PC机能力的提高、尺寸的减小和价格的降低，使其在采油现场得到广泛的应用。现场模拟传感器信号可以通过数字化的数据采集接口由PC机记录、存储和分析。数字信号具有高精度、可操作性和与现代数据分析软件的兼容性，便于存储、携带和传输，使油井的性能诊断更加准确可靠。现代的智能抽空控制器可随时监测油井工作动态，确定最合理的间开时间。

1 工作原理

抽油机井智能抽空控制技术以计算机诊断为基础，通过连续动态数字示功图、动态数字电动机电流模态的分析，找出以抽油泵充满度为可视参量的运行模式，发挥油井最大潜能，做到产量最大化、电量消耗最小化，成倍地延长抽油井检泵周期。

在进行抽空控制之前都需进行油井性能的动态测试，确定抽空控制的特征参数，即抽油泵在生产过程中泵筒内液体充满程度。对不同的生产井，泵筒充满程度与油层供液能力之间有确定的变化规律，可依据抽油井工作状况，确定油井间开时间。测试采用现代PC虚拟测试系统，可以连续实时测量和分析油井的动态变化，如示功图、电流、产量等。试验主要利用了连续的示功图测量，对抽油泵的抽空度变化与停井时间的关系进行了确定，然后设置抽空控制器参数。

抽空控制制度的选择方式:1)动态自动模式识别和随动跟踪控制。首先选择抽空控制设置点，计算机自行判断，达到设置点后自动关井。在预先设定的关井时间达到后，其抽汲充满度不够，则延长关井时间。2)根据油井当前生产性能设置固定制度进行稳态控制。

2 现场试验

2.1 试验步骤

现场安装固定式载荷传感器、位移传感器以及电流传感器，并将调节信号输送到高精度多通道计算机数据采集系统，见图1。本试验是将工业用坚固型平板电脑直接安放在现场进行测试，对长时间的测量则采用了现场独立闪存记录技术，进行长达72 h的数据采集。采用地面罐或分离器计量油井产量。在抽空控制系统旁安装了电表，按电表指示读数计量连续泵抽和抽空控制两种生产制度下的电量消耗。

2.2 现场试验情况

试验选择低产抽油井和间歇抽油井各一口。

1)曙1－42－027井 该井为低产抽油井，平均产液量约 5 t/d，电量消耗188 kW·h/d。在安装智能抽空控制装置并确定智能抽空控制后，产液量和电量消耗分别为9.5 t/d和32 kW·h/d。

图2为曙1－42－027井不同抽空控制制度下产量和动态数字示功图。

从测量结果看，9月21日抽空控制制度为关井60 min，运行20 min，但是示功图面积相对较小，而且折算单井日产量并没有明显增加，只是累计运行时间6 h/d，为常规生产制度的1/4时间，节省了电能消耗;9月22日采取的抽空制度为关45 min，运行15 min，虽然累计运行时间仍为6 h/d，产液量有所增加，但产量和示功图还没有达到最大化。

如果将起始动液面恢复的时间和抽空控制的时间调节到适合状态，产量可以达到最大化，运行累计时间可最小化。10月9日与9月22日的试验条件相同，但将间隔的关井时间由45 min延长为60 min，折算日产液量为9.57 t，全天累计运行时间为4.8 h，为常规连续生产时间的1/5。

在连续抽空控制下，使油井生产状态得到改变，抽油泵始终在充满程度较好的情况下工作，泵的运行效率高，产量也会进一步增加。10月26日至10月27日试验采取与10月9日相同的条件，采用连续抽空控制生产，第二天的确比第一天增加了2 t左右的产液量，这就说明连续抽空控制生产，可以改善油层供液状态。

2)曙1－4138C井 该井生产制度为关井10 d，开井2 d，开井第一天产量约2 t，第二天产量约1.5 t。

在安装智能抽空控制装置并确定智能抽空控制后，产液量和电能消耗的变化如表1。

表1 智能抽空控制后产液量和电能消耗的变化

曙1－4138C井在采用连续抽空控制制度下的产量和动态数字示功图变化情况见图3。

曙1－4138C油井通过抽空控制条件下的运行可以看出如下规律:与低产井一样，产量可以实现最大化，电量消耗最小化。尤其是产量与人工间抽相比，人工间抽在12 d内只开2 d，平均每天产量为0.28 t，而采用智能化抽空控制，每天都有产量，而且12 d所用累计的运行时间少于人工间抽的时间，产量却增加了70%以上，时间花费减少了14%。采用抽空控制技术后，通过5 d的连续运行，产量越来越多，示功图状态越来越好，说明了使用连续抽空控制技术，可以改善油层供液状态。

3 结论

1)使用抽空控制技术，可以正确确定间开井的生产时间，使油井形成一个良好的流动状态，改善油层供液状况;可以依据油井供液状况，确定泵的充满程度，动态调整间开时间，能大幅度节省低产井的电能消耗，使产量达到最大化;由于抽汲状况的改善，减少了抽油泵的液击现象，可以大大延长检泵周期。

2)如果采用集中管理，可以实现油井管理自动化。通过现场模拟，传感器信号转化为数字化数据采集、传输，由PC机统一记录、存储和分析处理，可以依据油井生产动态，确定最合理的间开时间。

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Oil Pumping Unit Intelligence Control Technology

PAN Zhi-yong
(Oil Production Department of Liaohe Oilfield，PetroChina，Panjin 124010，Liaoning，China)

Oil pumping unit intelligence control technology is based on computer diagnosis.Through continuous dynamic digital indicating diagram，we can find the operational mode of the oil pump unit degree of filling to develop oil wells’greatest potential，maximize the oil production，and minimize the runtime of oil wells.The improvement of pumping reduces the liquid－hammering，and prolongs the pump detection period.

oil pumping unit;intelligence control technology;computer diagnosis;liquid－hammering

TE355

B

1008-9446(2011)03-0025-04

2011-05-26

潘智勇(1980－)，男，湖北枝江人，辽河油田公司采油工艺处工程师，在读工程硕士，主要从事采油工艺技术的研究与应用。