李剛

摘 要：有桿泵抽油系統(tǒng)是油氣田開(kāi)發(fā)中占主導(dǎo)地位的采油設(shè)備，而示功圖的準(zhǔn)確性對(duì)于判斷油井的工作狀態(tài)具有重要意義。針對(duì)常規(guī)光桿示功圖受到制造質(zhì)量以及砂、蠟、含水等因素的影響，不能準(zhǔn)確的反映泵的實(shí)際工作狀況問(wèn)題，提出了對(duì)井下示功圖測(cè)試儀的研制思路，并通過(guò)載荷、位移傳感器及電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵示功圖的采集，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：研制和開(kāi)發(fā)示功圖測(cè)試儀及功圖診斷分析軟件，可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井下示功圖的采集及不同時(shí)間段的功圖的對(duì)比與診斷。通過(guò)功圖測(cè)試及診斷軟件的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)油井精細(xì)化管理，切實(shí)降低成本費(fèi)用，優(yōu)化采油參數(shù)，提高抽油泵泵效，最終提高抽油機(jī)井的機(jī)采效率，達(dá)到降本增效的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī);示功圖;機(jī)采效率

由于大部分油田目前的泵效遠(yuǎn)低于油田的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于是造成了耗電量大，設(shè)備的維修費(fèi)用大，油井的檢泵周期短，因此，利用高效準(zhǔn)確的示功儀及診斷分析軟件，為各油田選擇正確的機(jī)采方式和提高機(jī)采效率是非常必要的。

示功圖分析可以了解油井生產(chǎn)過(guò)程中抽油機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)及機(jī)采裝置是否合理，同時(shí)，示功圖是抽油機(jī)井裝置故障診斷的重要依據(jù)，因此，示功德圖測(cè)量的好壞對(duì)于整個(gè)抽油機(jī)系統(tǒng)工作效率和自動(dòng)化水平具有十分重要的意義。

1 技術(shù)機(jī)理

SGT-2000B1智能示功儀是新一代智能儀表，是一種集位移傳感器，負(fù)荷傳感器于一體，具有圖形顯示、數(shù)據(jù)采集、存貯等多種功能，并且所有數(shù)據(jù)可通過(guò)機(jī)內(nèi)串行通訊口直接傳送至計(jì)算機(jī)，也可通過(guò)安裝移動(dòng)網(wǎng)卡實(shí)時(shí)傳送，是一種專門(mén)針對(duì)油田采油小隊(duì)而設(shè)計(jì)的智能式儀表，在國(guó)內(nèi)同類儀表中具有領(lǐng)先地位。

該示功儀主要特點(diǎn)有：載荷傳感器為裝在每臺(tái)抽油機(jī)上的圓柱形固定傳感器，單片機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與位移傳感器集成為一體，測(cè)試時(shí)只要將載荷傳感器與測(cè)試主機(jī)連接即可，測(cè)試安全、方便、快捷。

智能示功儀由載荷、位移二合一傳感器、數(shù)據(jù)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、觸摸式鍵盤(pán)、大屏幕液晶顯示屏、內(nèi)置電源和通訊、接口電路組成。

（1）負(fù)荷傳感器將抽油機(jī)光桿負(fù)荷通過(guò)應(yīng)變片（或液壓傳感器）變換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，濾波后送A/D變換。

（2）位移傳感器將抽油機(jī)光桿位移變換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，濾波后送A/D變換，CPU按每沖次中均勻采集后存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并將以負(fù)荷變量為縱坐標(biāo)，位移變量為橫坐標(biāo)的地面示功圖顯示在LCD顯示屏上。

（3）輸入采用了薄膜鍵盤(pán)技術(shù)，整臺(tái)儀器采用了5×3陣列的鍵盤(pán)，兩個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)，一個(gè)復(fù)位鍵，一個(gè)確認(rèn)鍵，4個(gè)功能鍵，10個(gè)數(shù)字鍵，共計(jì)19個(gè)鍵，雖然只有10個(gè)數(shù)字鍵，但仍能通過(guò)鍵組合輸入所有10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字和26個(gè)英文字母。

2 基本功能

（1）能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試存貯顯示200口井的地面示功圖，測(cè)試參數(shù)。

（2）具有電源管理功能，默認(rèn)在30秒無(wú)鍵盤(pán)操作時(shí)關(guān)顯示器背光，5分鐘關(guān)閉顯示器，16分鐘自動(dòng)關(guān)機(jī)。

（3）能直接將200口井?dāng)?shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中去。

（4）操作界面全漢化提示。

（5）可以一次性將所需井號(hào)輸入存儲(chǔ)，測(cè)試時(shí)，只需選需要井號(hào)。

3 參數(shù)指標(biāo)

（1）載荷量程：0-180KN，精度2%

（2）位移量程：0-8m，精度2%

（3）測(cè)井容量：1-200井

（4）充一次電能連續(xù)工作6個(gè)小時(shí)

4 主要優(yōu)點(diǎn)

載荷傳感器為裝在每臺(tái)抽油機(jī)上的圓柱形固定傳感器，單片機(jī)測(cè)試系統(tǒng)與位移傳感器集成為一體，測(cè)試時(shí)只要將載荷傳感器與測(cè)試主機(jī)連接即可，測(cè)試安全、方便、快捷。

程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，操作采用全漢字菜單提示，使用起來(lái)簡(jiǎn)單明了，本系統(tǒng)應(yīng)用程序主要由過(guò)程控制程序，中斷服務(wù)程序和功能子程序塊等組成，為便于程序分析使用，系統(tǒng)軟件采用了結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)。

（1）在主程序中，首先設(shè)置堆棧，對(duì)LCD控制器，單片機(jī)內(nèi)部RAM及各寄存器初始化，并設(shè)置有關(guān)標(biāo)志，然后，系統(tǒng)自檢，顯示主畫(huà)面，等待讀鍵盤(pán)，散轉(zhuǎn)到各鍵處理子程序中去。

（2）中斷服務(wù)程序主要有A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。系統(tǒng)計(jì)時(shí)溢出中斷，定時(shí)器溢出中斷，自關(guān)機(jī)中斷。

（3）子程序主要包括，濾波子程序、鍵盤(pán)檢測(cè)子程序、LCD字符顯示子程序、LCD繪圖子程序、A/D采樣子程序、通訊子程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子、MODEM通訊子程序、漢字顯示子程序。

5 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)外最新的油井示功儀裝置大多采用tb -c200型號(hào)，產(chǎn)品只需安裝抽油桿的平衡鐵上，通過(guò)測(cè)量抽油桿的加速度，對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)二次積分得到位移量的原理測(cè)量位移，加速度傳感器和載荷傳感器安裝在一起，故為位移載荷一體化設(shè)備，另外，信號(hào)傳遞通過(guò)433mhz無(wú)線通信的方式傳遞信號(hào)接收單元，接收單元把接收到的功圖數(shù)據(jù)通過(guò)兩路4-20ma或者rs232接口傳送給遠(yuǎn)傳平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)示功圖的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為油田安全和節(jié)能減排提供了技術(shù)保障。但該設(shè)備費(fèi)用較高，維修技術(shù)難度高，其在實(shí)際應(yīng)用上并沒(méi)有得到大面積的推廣。

綜上所述，SGT-2000B1型智能油井裝置及診斷分析軟件的應(yīng)用是目前在油田最值得推廣的：性價(jià)比最高、功能最強(qiáng)、實(shí)用性最廣的升級(jí)換代產(chǎn)品。

目前國(guó)內(nèi)中石油、中石化和各石油院校大多都是針對(duì)中石油、中石化各大油田的高產(chǎn)液油井開(kāi)發(fā)，結(jié)合延長(zhǎng)油田實(shí)際應(yīng)用情況，效果并不好，誤差較大，本項(xiàng)目研發(fā)的功圖診斷分析軟件是利用大量延長(zhǎng)油田現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)的實(shí)際功圖，經(jīng)分類匯總各種復(fù)雜工況下的結(jié)果對(duì)比與分析，用大量的功圖診斷結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相結(jié)合得出，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，誤差率≤95%。

通過(guò)對(duì)該示功儀的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，能為油田技術(shù)人員節(jié)省很大的勞動(dòng)強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)油井功圖的準(zhǔn)確診斷分析，給技術(shù)人員調(diào)整采油參數(shù)提供有力依據(jù)，可實(shí)現(xiàn)油井精細(xì)化管理，切實(shí)降低成本費(fèi)用，優(yōu)化采油參數(shù)，提高抽油泵泵效，最終提高抽油機(jī)機(jī)采效率，達(dá)到降本增效的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙新智，李永明，余小兵。利用示功圖疊加分析預(yù)警法預(yù)防油井蠟卡[J]。油氣地面工程，2009，28 （7）：36-37。

[2]王一平，王海文，張超。利用漏失曲線計(jì)算抽油機(jī)懸點(diǎn)靜載荷[J]。西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，20 （3）：58-60。

[3]張琪。采油工程原理與設(shè)計(jì)[M]。東營(yíng)：石油大學(xué)出版社。2000。

[4]王海文，趙雷，楊峰，等。HDPE內(nèi)襯油管防治抽為，一機(jī)井桿管偏磨研究[J]。石油礦場(chǎng)機(jī)械。2008，37 （2）：74-77

[5]熊偉，宋必軒，孫霞，等。超稠油生產(chǎn)井示功圖判別及工況診斷[J]。重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)。2008。10 （4）：30-32