在抽油機(jī)井的全生命周期中，其產(chǎn)液量是一個(gè)不斷變化的過(guò)程，投產(chǎn)初期油井產(chǎn)液能力相對(duì)較高，開發(fā)后期產(chǎn)液量逐漸下降，并出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，產(chǎn)液波動(dòng)增加了現(xiàn)場(chǎng)的管理難度，不能及時(shí)調(diào)參導(dǎo)致油井效率降低、工況惡劣，舉升系統(tǒng)有效工作壽命大幅度降低。抽油機(jī)井的閉環(huán)控制、自動(dòng)調(diào)參技術(shù)可以有效解決上述問(wèn)題，提高現(xiàn)場(chǎng)管理水平。

傳統(tǒng)的抽油機(jī)井在工頻運(yùn)行時(shí)，懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為強(qiáng)制性準(zhǔn)正弦速度分布形態(tài)，低速區(qū)漏失率偏高、高速區(qū)流體阻尼偏大、固定的加減速過(guò)程使桿柱承受較大的振動(dòng)和慣性負(fù)荷；因此，單純的閉環(huán)控制解決了自動(dòng)調(diào)參問(wèn)題，但仍不能滿足降低負(fù)載、改善工況的需求，為了更高效的解決上述問(wèn)題，優(yōu)化系統(tǒng)管理，提升系統(tǒng)性能，我們提出了一種抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井的遠(yuǎn)程閉環(huán)自動(dòng)調(diào)參和柔性控制變速運(yùn)行。

抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、工況分析、柔性控制等4部分組成，單井配套硬件參見圖1。

圖1 單井配套硬件
首先由智能終端設(shè)備（手機(jī)、平板等）向閉環(huán)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)讀取指令，閉環(huán)控制器接收到上述指令之后，開始與井場(chǎng)測(cè)控單元進(jìn)行通訊，獲取抽油機(jī)井當(dāng)前的地面功圖數(shù)據(jù)和運(yùn)行沖次，閉環(huán)控制器依據(jù)地面功圖數(shù)據(jù)計(jì)算抽油機(jī)井的當(dāng)前泵效，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能終端設(shè)備進(jìn)行顯示。 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員依據(jù)抽油機(jī)井的當(dāng)前泵效，在智能終端設(shè)備上設(shè)定目標(biāo)泵效，智能終端設(shè)備依據(jù)閉環(huán)協(xié)調(diào)計(jì)算公式計(jì)算出目標(biāo)沖次，并將目標(biāo)沖次以指令的形式發(fā)送給閉環(huán)控制器，閉環(huán)控制器接收到指令之后控制變頻控制器，調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行頻率，達(dá)到改變沖次的目的。如果經(jīng)過(guò)一次調(diào)整并不能達(dá)到理想的泵效，可重復(fù)上述操作。抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制原理圖見圖2。

圖2 抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制原理圖
2016年運(yùn)用抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施100口井。根據(jù)已實(shí)施井的效果對(duì)比，平均單井綜合節(jié)電率18.8%，系統(tǒng)效率提高5.38個(gè)百分點(diǎn)。2018年繼續(xù)推廣應(yīng)用400口井。

實(shí)施抽油機(jī)變速運(yùn)行智能控制技術(shù)后，對(duì)Z63-140、Z63-35、Z63-71、Z63-183、Z63-138、ZX10-47、ZX10-92等具有可對(duì)比數(shù)據(jù)的油井的檢泵周期進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)，平均相對(duì)長(zhǎng)壽時(shí)間最短也超過(guò)51%。實(shí)現(xiàn)了降低負(fù)載、改善工況，延長(zhǎng)檢泵周期的綜合效果。