李晶(長(zhǎng)慶油田第七采油廠， 陜西 西安 710038)

智能控制技術(shù)在間歇井中的應(yīng)用探討

李晶(長(zhǎng)慶油田第七采油廠， 陜西 西安 710038)

文章立足于油田開(kāi)采的實(shí)際情況，探討了新的智能化開(kāi)采控制技術(shù)在間歇井開(kāi)采中的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)單井間歇生產(chǎn)與用工總量控制之間的平衡，杜絕間歇井空抽情況的出現(xiàn)，提高開(kāi)采效率。

智能控制技術(shù);間歇井;間抽

1 概述

當(dāng)前隨著各大油田氣井生產(chǎn)年限的延長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)井網(wǎng)密度增大，區(qū)域鉆井?dāng)?shù)量增多，產(chǎn)量遞減的低效井?dāng)?shù)量日益增多，對(duì)于油田生產(chǎn)運(yùn)行管理極為不利，在單井?dāng)?shù)量如此龐大的情況下，人工間歇開(kāi)關(guān)井的模式顯然不適用，必須立足于油田開(kāi)采實(shí)際情況，盡快應(yīng)用新的智能化開(kāi)采控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)單井間歇生產(chǎn)與用工總量控制之間的平衡。

基于油井生產(chǎn)供排關(guān)系的理論，智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流的變化，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)加以分析和處理，并通過(guò)智能的自動(dòng)化運(yùn)行方式對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行間歇式采油控制，以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)工作方式與油層供排情況的高效結(jié)合，在保證油間歇井產(chǎn)量得以提高的同時(shí)，有效改善抽油機(jī)工作效率。在智能控制系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)安裝電機(jī)電流傳感器便于對(duì)間歇井負(fù)荷的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)而精確的感知，運(yùn)行原理如下：當(dāng)間歇井出現(xiàn)空抽時(shí)，下沖程中并沒(méi)有完全打開(kāi)，桿柱重量和游動(dòng)的凡爾液柱重量之和構(gòu)成光桿荷載，這足以平衡配重重量，電動(dòng)機(jī)可以在很小電流下將桿柱送至井底，但是相反情況下，泵中的液面對(duì)桿柱產(chǎn)生拖拉作用，此時(shí)抽油桿住會(huì)浸沒(méi)在液體中，光桿荷載僅為桿柱的浮重，為保證曲柄與游梁的重量能夠達(dá)到平衡，電機(jī)做功將桿柱送入井底所需電流較大?？傊?，可以通過(guò)點(diǎn)擊電流的變化情況進(jìn)行間歇井空抽是否發(fā)生的判斷。

2 智能控制技術(shù)在間歇井中的應(yīng)用

2.1 控制器設(shè)計(jì)

可編程控制器體積較小，編程程序簡(jiǎn)單且可靠性與抗干擾性強(qiáng)，間歇井工作環(huán)境復(fù)雜而惡劣，對(duì)硬件系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求較高，可編程控制器較為實(shí)用。間歇井智能控制技術(shù)將可編程控制器作為主控制器，之外還配合以數(shù)字采樣模塊、點(diǎn)輸入(出)電路和液晶顯示器等?？删幊炭刂破骺梢詫?shí)現(xiàn)間歇井生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)化采樣與分析，并據(jù)此進(jìn)行設(shè)備工作制度的調(diào)整與完善；結(jié)合電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行可控制電流設(shè)計(jì)，且具有欠壓保護(hù)報(bào)警提示功能，自動(dòng)收集油井日產(chǎn)液量、工作時(shí)間和時(shí)率等運(yùn)行的動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

(1)可編程控制器及顯示模塊。間歇井智能控制技術(shù)并不要求較多的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)，且在戶(hù)外工作時(shí)對(duì)性能要求較高，故而選用三菱FX1n的可編程控制器，其指令豐富且通訊便捷，對(duì)故障的調(diào)試和診斷功能較優(yōu)，所選用的可編程控制器的型號(hào)可以實(shí)現(xiàn)顯示終端的多方式連接，與三菱控制器的通信協(xié)議為內(nèi)置，無(wú)需用戶(hù)的再次變成，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性大大提升。

(2)輸入和輸出電路。電流互感器安裝在電路上并向模擬量I/O單元持續(xù)不斷發(fā)出電流信號(hào)，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分辨及數(shù)字采樣工作完畢后，再次通過(guò)模擬量I/O單元的控制器接口將數(shù)據(jù)輸送至可編程控制器。為保證輸出電路達(dá)到星角度切換和開(kāi)關(guān)機(jī)要求，必須通過(guò)組合方式對(duì)交流接觸器加以控制。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

間歇井智能控制技術(shù)運(yùn)用可編程控制器梯形語(yǔ)言進(jìn)行編程，先完成控制器的初始化，并在抽油機(jī)啟動(dòng)前發(fā)出電鈴警報(bào)，以角形模式啟動(dòng)電機(jī)并達(dá)到抽油機(jī)重新加載所需的電流，5min后使可編程控制器改為星形運(yùn)動(dòng)模式，系統(tǒng)預(yù)報(bào)抽油機(jī)的實(shí)時(shí)電流和功耗，此時(shí)保持控制器在角形、星形和停機(jī)三種狀態(tài)下的自由轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果運(yùn)行和切換良好則說(shuō)明智能控制技術(shù)完全適用。

2.4 套壓控制設(shè)計(jì)

大多數(shù)間歇井套壓較低，這對(duì)油井產(chǎn)量將產(chǎn)生極為不利的影響，所以必須對(duì)低產(chǎn)低壓間歇井進(jìn)行套壓智能控制的設(shè)計(jì)，完成后需先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)套壓控制測(cè)試，待測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定后方可應(yīng)用，選取某間歇井進(jìn)行模擬測(cè)試，過(guò)程如下：電磁閥自動(dòng)關(guān)閉條件為套壓＜5MPa，當(dāng)仿真的關(guān)閉條件設(shè)計(jì)好后，一旦間歇井運(yùn)行過(guò)程中套壓小于設(shè)計(jì)值便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉操作，在間歇井運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，確保電磁閥完全關(guān)閉。電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟條件為套壓＞4MPa，當(dāng)這一開(kāi)啟條件設(shè)計(jì)后，當(dāng)間歇井運(yùn)行套壓超過(guò)這一設(shè)計(jì)值便會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟。

實(shí)際運(yùn)行中對(duì)于那些套壓較低而流量比較穩(wěn)定的間歇井，可以進(jìn)行流量和套壓復(fù)合智能控制設(shè)計(jì)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉的條件為流量＜9500m3/d，當(dāng)間歇井實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中流量低于設(shè)計(jì)值時(shí)，電磁閥便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟條件為套壓＞4MPa，則運(yùn)行套壓符合條件時(shí)電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟。觀察某間歇井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖(圖1)看出，該井自2016年6月實(shí)施智能控制以后，油壓緩慢下降并逐漸恢復(fù)正常，瞬時(shí)流量為9500m3/d，流量和套壓復(fù)合智能控制設(shè)計(jì)試驗(yàn)成功。

圖1 某間歇井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖

3 結(jié)語(yǔ)

智能控制技術(shù)已經(jīng)在各大油田間歇井中得到推廣運(yùn)用，運(yùn)行結(jié)果良好，充分表明智能控制技術(shù)具有較高的實(shí)用性與可靠性，該技術(shù)完全取代了人工手動(dòng)控制，只需安排2～3人進(jìn)行開(kāi)關(guān)井狀態(tài)的觀察和日常巡檢，工作的安全性與效率大大提升，該技術(shù)的運(yùn)用有效解決了之前間歇井開(kāi)關(guān)控制方面的難題，為間歇井開(kāi)采的數(shù)字化、智能化提供了保障。

[1]楊方勇.張亞斌.智能控制技術(shù)在蘇里格氣田低效井中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè).2013,(6):1-4.

[2]郭洪斌.關(guān)于供液不足抽油機(jī)井合理間抽制度的探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2013,(12):116.