抽油机数字化控制与节能控制技术探讨

抽油机数字化控制与节能控制技术探讨

郭立臣

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装备制造集团采油装备制造分公司配件厂  黑龙江 大庆市 163000

摘要：随着现代化技术发展，各行各业在数字化方向的发展成为必然趋势。与之相应的，其对能源的消耗量也逐渐增加。以石油为代表的传统能源，逐渐扼住了工业企业经济发展的命脉。抽油机是石油工业的重要机械设备之一，抽油机是油田主要耗能设备，因其结构可靠被广泛应用，数字化技术的不断提升与优化，让自动化采油控制技术更为成熟。

关键词：抽油机；数字化控制；节能；控制技术

引言

我国的大多数油田都是属于低产量的油田，大部分油井是含油量不高的轻载油井，一旦油田的开采高峰期过去，产油量就会越来越小，而在这种情况下，抽油机仍按初期设计的最大功率长期保持高速连续运转，抽油机并不能根据油井的产油情况实现变频运转、智能间歇运转，这就导致抽油机的能源浪费，因此需要利用数字化节能控制系统，节约能源，节省电力成本。

1. 抽油机数字化控制节能电路技术优点

自动调整系统运行参数，无需人工手动调参，减少人工劳动强度，提高抽油效率。据油井产液量的变化不断调整抽油机电机的输出功率，使其尽可能达到最大的节能效果。节能电路采用的油量检测装置成本低、精度高、稳定性好，适合批量使用。能准确的监测油井产液量并反馈给PLC进行数据处理，使整个抽油机装置成为一个完整的闭环系统。可以扩展抽油机远程上位机监控软件，有利于油田完善自动化无人井场，便于推广。能够掌握油井产液量的变化规律，方便调整采油计划，预估区域内抽油井总产液量，合理完成产量任务。

2. 数字化抽油机关键控制技术

2.1 抽油机最佳冲次判定及调节技术

自动调节冲次模式下，井口RTU根据产液量的大小，利用冲次优化算法自动计算出最优冲次，利用变频器自动调节电机转速，使抽油机冲次调整到最合理状态。该算法是利用地面光杆示功图，找到其与泵功图的映射关系，确定出油井产液量与抽油机冲次间的关系，来判定抽油机的合理冲次，并将抽油机冲次调整到最佳冲次。在保证产液量的情况下，冲次调整到最小，达到最佳节能效果。

2.2 抽油机平衡度自动判定及调节技术

抽油机平衡自动判定采用电功率平衡法，通过EDA电能监测模块，实时获取抽油机上下冲程的电流及电功率，经过RTU运算电路分析计算得到平衡度，控制电路根据计算结果控制伺服电机旋转，带动平衡块在游梁上往复移动，改变平衡重力矩，实现抽油机平衡调节。平衡调节过程自动完成，提高了调参时效性，减轻了员工劳动强度，降低了安全风险。

2.3 抽油机电参采集及启停控制

在抽油机井口RTU机柜配套电流互感器，监测抽油机电机三相电流/电压参数变化情况，监视抽油机运行状态，对电机缺相、过载、空转等故障实现自动报警，并能接站控系统指令实现抽油机远程启停控制。远程启停时，站控软件发送的命令通过无线网桥传输到井口RTU，RTU通过RS 485通讯线把命令传给启停模块，将启停模块的接线端子与电机柜的启动按钮并联，实现抽油机的远程启动控制；与停止按钮串联，实现抽油机电机远程停止控制。

3. 抽油机节能控制技术的应用分析

3.1 抽油机柔性优化节能意识

在抽油机的选型上，应更多地采用新型、节能型抽油机，降低装机功率，提高系统效率。尽可能地采用变频控制柜及变频电动机等优化节能装置，减小抽油机启动和运转时交变载荷对发电机的冲击，达到平稳启动和节能的目的。抽油机平衡度的调整和平衡方式对于抽油机系统柔性优化节能具有重要的影响，因此，需及时调节抽油机平衡度，保证抽油机在运作时满足平衡要求。

3.2 电机定子绕组调压控制技术

因游梁式抽油机的装机功率较大，只在启动时才负荷运转，根据游梁式抽油机的实际运行情况来看，工作的功率仅为装机功率的三分之一左右，针对这种大马拉小车的情况，采用继电接触器对抽油机电动机定子绕组进行切换，来实现对电机调压的目的，达到有效降压节能的效果。抽油机要求启动转矩大，启动时定子绕组接成三角形，当启动后正常工作时，定子绕组就会改变接法，改为星接法，通过改变电机定子绕组的接法实现减压的功能，从而减少了电量的浪费。

4. 结束语

综上所述，抽油机在石油开采工作中属于比较关键的机械设备，在油田开采中发挥着不可低估的效用。数字化抽油机控制技术的成功运用，减少了安全隐患，节约了能源，提高了采油效率。因此，需要利用数字化控制的抽油机变频节能控制系统，保障抽油机的自动变频功能，实现抽油机的能源资源节约功能，同时能够实现成本的有效控制，提高抽油机的工作效率。

参考文献：

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