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為滿足供液不足，實現(xiàn)油井供采平 衡、節(jié)能增產(chǎn)、建立供采平衡系統(tǒng)智 能拓樸結(jié)構(gòu)、智能控制方式，形成以 油井實測示功圖的面積值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行 校對為核心的智能供采平衡閉環(huán)控制技 術(shù)顯得十分重要。該技術(shù)運(yùn)用遠(yuǎn)程控制 抽油機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，合理控制電機(jī)轉(zhuǎn) 速，實現(xiàn)油井沖次的自調(diào)節(jié)，實現(xiàn)采 油過程連續(xù)、漸變、準(zhǔn)確的控制，在現(xiàn) 場 30 余口油井應(yīng)用中，泵效平均提高 15.18%，平均節(jié)電 13.91%，平均日增 油 1.16 噸， 具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。
 
智能供采平衡閉環(huán)控制技術(shù)
 
在機(jī)械采油設(shè)備中，游梁抽油機(jī)占 主導(dǎo)地位，但需要配備大容量變壓器和 大功率電動機(jī)才能保證其可靠啟動?，F(xiàn) 場抽油機(jī)井工作參數(shù)優(yōu)化常常憑經(jīng)驗， 泵徑、泵深選擇隨意性大，造成油井供 采不平衡問題的發(fā)生。1993 年業(yè)內(nèi)專 家趙來軍等人最早提出抽油機(jī)變頻控制 技術(shù)后，諸多學(xué)者對其進(jìn)行了發(fā)展和完 善，現(xiàn)已實現(xiàn)抽油機(jī)上、下沖程間的平 衡過渡，達(dá)到了抽油系統(tǒng)與油井供液系 統(tǒng)的動態(tài)平衡，但未能根據(jù)油井的供液 能力，實時調(diào)整其工作參數(shù)。
 
近年來，嘗試使用的雙速電機(jī)、減 速皮帶輪及其它抽油機(jī)節(jié)能設(shè)備也只能 將沖次降至2次， 起到一定的節(jié)能作用， 仍無法實現(xiàn)油井真正的供采平衡。隨著 國內(nèi)許多學(xué)者提出的油井智能化開采技 術(shù)在油田的成功應(yīng)用，油田完善的自動 化應(yīng)用系統(tǒng)為實現(xiàn)抽油機(jī)井供采協(xié)調(diào)提 供了技術(shù)支持，對供液不足的油井，通 過自動化油井的示功圖， 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)， 自動換算示功圖的面積值與標(biāo)準(zhǔn)值并進(jìn) 行校對，運(yùn)用遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)變頻調(diào)速 系統(tǒng)，合理控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)油井沖 次的自調(diào)節(jié)，提高油井供液能力與采液 能力的適應(yīng)度，進(jìn)而提高了泵效和抽取 效率，減少電機(jī)功率，實現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)目 的，現(xiàn)場試驗也取得較好的驗證。
  供采平衡系統(tǒng) 智能拓樸結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
 
油井供采平衡是一個以自動化閉環(huán) 控制技術(shù)為基礎(chǔ)，集物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程遙測、 變頻調(diào)速、示功圖診斷分析等技術(shù)的綜 合應(yīng)用，如圖 1 所示。供采平衡系統(tǒng)智能拓樸控制原理： 油井即是控制對象；無線示功圖測試 儀包括位移傳感器、載荷傳感器；示 功圖對比系統(tǒng)將測試的示功圖加以處 理；認(rèn)知系統(tǒng)包括控制柜中的單片機(jī)或 PLC，用于接受和儲存知識、經(jīng)驗和數(shù) 據(jù)，進(jìn)行分析、推理，做出行動決策， 傳送至變頻控制系統(tǒng)；服務(wù)器、用戶系 統(tǒng)既要建立人機(jī)之間的聯(lián)系，又要建立 圖 1 油井供采平衡智能拓樸結(jié)構(gòu) 圖 2 智能拓樸控制原理 系統(tǒng)各模塊之間的聯(lián)系；沖次調(diào)整執(zhí)行 器是整個系統(tǒng)的核心，根據(jù)實測示功圖 與標(biāo)準(zhǔn)示功圖對比，進(jìn)行自動搜索、推 理決策、動作規(guī)劃，形成具體的控制 功能。依據(jù)智能拓樸控制原理，將 PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合油井實際情況來完 成，如圖 2 所示。
 
系統(tǒng)現(xiàn)場實際應(yīng)用過程如下：首 先，測出供液不足的油井的動液面后， 關(guān)井等液面恢復(fù)，間隔 8 小時，監(jiān)測 一次靜液面，當(dāng)沉沒度大于 300 時， 開啟油井，采集油井示功圖作為標(biāo)準(zhǔn)示 功圖。其次，確定油井的最高、最低沖 次的數(shù)值。最后，設(shè)定油井最佳的工作 制度闕值。油井正常啟抽后，安裝在 井口的無線示功圖測試儀每間隔 10 分鐘，自動采集 1 次示功圖，通過無法信號傳輸至控制器，自動換算示功圖的面積值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行校對，運(yùn)用遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，合理控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)油井沖次的自調(diào)節(jié)。自 2014 年開始，在 30 余口供液不足油井上應(yīng)用智能供采平衡閉環(huán)控制技術(shù)，泵效平均提高 15.18%，平均節(jié)電13.91%，平均日增油 1.16 噸。
 
以趙 41-53X 井為例。人工井底1,875.02 m，油層頂 1,761.6 m，泵徑 × 泵 深 為 φ38mm×1,695.57m，工作制度 5×2.7 次，示功圖顯示功液不足，2015 年 6 月 5 日實施油井供采平衡技術(shù)，工作制度實現(xiàn) 5×2.2 次，示功圖顯示功圖較為飽滿，日增油 1.2噸，日均節(jié)電 15.98%。智能供采平衡閉環(huán)控制技術(shù)實現(xiàn)了采油過程連續(xù)、漸變、準(zhǔn)確控制，提高了油井泵效和工作效率， 減少了電機(jī)功率， 實現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)，具有良好的推廣應(yīng)用價值。