基于功图面积与工况诊断的抽油机井智能变频方案设计.docx

图 1 基于功图面积的油井智能变频流程基于功图面积与工况诊断的抽油机井智能变频方案设计□ 李 图 1 基于功图面积的油井智能变频流程 基于功图面积与工况诊断的 抽油机井智能变频方案设计 □ 李强1 李广青2 杨智2 宗艳玲2 高俊龙2 闫学峰1 檀铁有1 （1 ．北京雅丹石油技术开发有限公司，北京昌平，102200 ；2 ．延长油田吴起采油厂，陕西延安，717600 ） 摘要: 本文针对抽油机井智能变频的技术需求，基 于雅丹 iPES 的总体架构与流程，设计了一种新的抽油机 井智能变频方案。该方案通过对油井地面功图进行分析， 计算功图面积，与之前数据进行对比，分析油井功图面积 变化趋势，对油井进行智能变频，同时结合油井工况诊断 结果，对油井变频效果进行修正，可以实现油井产量和系 统效率持续优化。 况诊断的抽油机井智能变频方案，该方案以在最大限度 发挥油藏潜力的基础上实现变频优化，降低油井开采能 量消耗，提高抽油机井系统效率为目标。 2 方案设计 2.1 基于功图面积的油井智能变频 对于一口油井，在一定时期内，如果井况不发生重大 改变（例如油井没有结蜡），而且测试仪器正常工作，其 地面功图的面积大小与泵的充满程度成正比，变频优化 的目标即是在泵尽量充满的前提下，维持较低频率运行， 一方面最大限度的开发油藏潜力，另一方面，尽量减少能 量消耗，提高油井系统效率。基于上述设计思想，建立如 下图 1 所示的基于功图面积的油井智能变频流程方案: 关键词: 功图面积 工况诊断 智能变频 iPES 1 前言 抽油机井在我国油田开采中占据比例较大，相对于 国际先进水平，我国抽油机运行效率普遍较低，造成了大 量的能源浪费，加大了企业生产成本。提高抽油机井系统 效率，是各大油田的一致追求。 提高油井泵效在一定程度上可以提高 油井系统效率，降低油田开采的能量消 耗。在传统模式下，油井泵效的提高依赖 于维修作业、增产措施、调参优化等手段， 不能实现连续优化，具有较大的局限性。 随着技术的发展，变频调速技术在油井开 采中得到部分应用[1,2]，在一定程度上实现 了油井参数调节的便利化，提高了部分油 井的系统效率，但频率的调整对人工的参 与依然存在依赖，对油井工况变化的适应 性还有待提高。随着数字油田逐步应用， 油田生产参数和状态监控已经实现实时 化, 对油井智能运行的要求也更加强烈， 部分工程技术人员研究出基于油井动液面 控制的抽油机智能变频系统[3],实现了油井 冲次的实时调节,提高了油井系统效率,但 油井动液面的实时测试是一个技术难点。 基于上述现状，结合当前各油田数 字化建设成果与雅丹iPES系统的技术特 点，笔者提出了一种基于功图面积及工 PetroleumEnginee PetroleumEngineeringTechnology CPCI 石油工程技术 2.1.1 流程中各参数定义 S：本次功图面积，单位：KN*m ； S：上次功图面积，单位：KN*m ； F：当前电源频率，单位：HZ； Δ F：电源频率调整幅度，即每次调整频率的数值大 小，可设置，单位：HZ ； K：功图面积比，本次功图面积比上次功图面积，单 位：1； δ：面积比率超限敏感度，即每次面积变化率的最大 允许值，超出即认为面积发生变化，没超出即认为面积不 变，可设置，单位：1； N：平衡判定指数，计数器，用来判定变频是否达到 平衡，单位：1； H：平衡判定阈值，判定变频达到平衡的临界值，可 设置，单位：1； 调节状态：0- 降频，1- 不变，2- 升频。 2.1.2 变频原则 （1）以面积最大，即泵效最高为原则，基于此原则， 在升频时，若功图面积没有减小，则认为还没能完全发挥 油层供液能力，需继续升频，在降频时，若面积不再增大， 则认为功图已经非常饱满，不需要继续降频。 （2）硬件制约原则，即不论升频还是降频，均需要满 足硬件的工作条件，硬件既指变频器等调控设备，也包括 油井，抽油机系统等生产设备，调频需同时满足所有硬件 的工作要求和范围。 2.1.3 流程说明 当变频单元上电时，先进行启动检测，然后初始化， 将上次面积、本次面积均赋值为 0，将平衡判定指数 N 赋 值为 0，将调节状态置 2，即升频状态，记录当前电源频 率。 该单元设置一个定时器或时钟，经过一段时间就检 测一次是否有新功图数据，如果没有，则等待下一次检 测，如果有，进入后续流程。 当检测到有新功图之后，读取该功图，计算面积，判 断计算面积是否大于 0，若不大于 0，则表示该功图数据 错误，结束本次流程，若大于 0，则继续判断记录的上次 功图面积是否大于 0，若上次面积不大于 0，则将上次功 图面积记录改写为本次计算数据，结束本次流程，若上次 面积大于 0，则继续流程。 计算功图面积比 K ，对 K 值进行