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【摘要】近年来抽油机技术发展趋向智能化。本文提出了基于油井生产参数的综合诊断，集示功图在线采集测试、抽油机井诊断通信和抽油机井抽空控制于一体的智能优化控制技术。该系统由数据采集单元、数据处理单元和控制执行单元组成，能够自动采集监测动液面、压力、功图、流量等参数，通过对油井工况的分析和诊断，综合调整工作参数，达到最大限度挖掘油层潜力，解决抽汲矛盾，提高经济效益，延长检泵周期，节约电能等目的。
【关键词】智能化 生产参数 示功图 控制
油田开发进入中后期，储采不平衡的矛盾越来越突出，低产井的数量逐年上升，尤其在低渗油藏，油井供液不足现象普遍存在。在日常生产中经常出现干抽、抽空等现象，在这种情况下，抽油机仍正常运行会为油井生产带来众多不利因素，如造成能量浪费，出现液击、杆柱震荡磨损以及系统效率降低等问题。因此，进行有效和准确的智能控制对维护油井正常生产运行及节约能源、控制成本具有重大意义。本系统可实现远程、实时对油井生产动态资料数据进行自动采集和传输，在无人值守时也能掌握油井工况参数的变化。通过分析，推算动液面、在线采集示功图，对油井工况综合诊断，得出最优工作参数，从而实现变频调速，提高系统效率等目标。
1 目前油田采油工艺状况
随着油藏开发的进行，油井产能受到地质特征、油藏管理、采油工程、生产维护等方面影响，从长远来看是动态变化的。当油层的供液能力发生变化，就需要对油井抽汲参数优选，否则，当供液出现不足时，就会出现空抽现象，能耗增高。当供液充足时，抽汲强度不够，没有最大限度发挥油井的产能。油井的动液面直接反映了地层的供液情况及井下供排关系。目前，受自动化水平等多方面因素的制约，现在大多是按月测试示功图和动液面，然后综合其它数据，确定理论运行参数，由于数据录取、分析、调整的阶段性和滞后性，使优化调整表现为事后控制，失去了最佳性；由于现有技术装备水平限制，无论冲程还是冲次调节都不连续，很难达到理论要求；受人为因素的影响，在实际工作中出现调参不及时、运行参数不合理的现象，既耗费了人力，也未达到最佳效果。综上，目前的各种方法很难解决采油系统的供排矛盾。
本系统针对以上问题研发出突出实时性、准确性、及时性的智能控制系统。
2 智能控制系统构成
油井智能控制系统由用户终端、数据采集监测单元、数据处理单元和控制执行单元组成，采用GPRS无线网络进行数据的传输。
2.1 用户终端
用户终端主要是对整个系统的功能、参数进行配置，使整个系统能够按照最优的方式运行并设置了用户组别和权限，保证了系统的安全性。它与数据处理单元相连接，接收反馈参数进行设置，与决策人员进行人机互动。
2.2 数据采集监测单元
数据采集监测单元由数据采集仪、无线示功仪、数字流量计、无线数字压力变送器等设备组成，其结构如图2所示。用于采集油井压力、流量、功图等数据，并接收控制执行单元的反馈信息，将反馈信息连同采集的动态数据传输给数据处理单元。达到了无人值守情况下监测油井动态变化的目的。该单元设有远程通讯模块，利用GPRS，实现远程无线对抽油井现场数据的采集、处理、传输发布。
2.3 数据处理单元
数据处理单元为上位机，由数据处理软件和控制软件组成，具体功能是接收采集的基础数据和执行单元的反馈信息，进行运算分析，综合判断，确定优化参数，并发送至数据处理单元。其核心技术是示功图智能诊断和动液面的实时测量。2.3.1 示功图智能诊断
示功图智能诊断技术是通过井口的无线示功仪所采集到功图，在利用计算机、通信技术的巨大优势，将先进的人工智能和自动化技术应用于计算机诊断中，利用机器学习方法的不断进步，可以提高诊断的实时性。2.3.2 动液面的实时测量
动液面的实时测量是建立在智能数据驱动方法的基础上，不需要建立精确的数学模型，只需要确定与动液面有关的参数（示功图、油压、套压、电流、流量等），建立它们与动液面参数之间的输入—输出关系，通过数据处理与分析，推算动液面。图1为推算动液面原理结构图（图1）。
2.4 控制执行单元
控制执行单元主要组成就是变频器。接收数据处理单元传送的优化参数，按照这一優化参数进行变频，实时调速，从而实现对油井电动机的控制，油井按照最合理的参数工作，实现了节能，避免抽空现象发生。同时又将自身的运行信息反馈给数据采集单元，最终形成了闭环控制。
3 系统功能
该系统能够实现远程、实时对油井生产动态资料数据进行自动采集和传输，在无人值守时也能掌握油井工况参数的变化，推算动液面、在线采集示功图，对油井工况综合诊断，得出最优工作参数，从而实现提高系统效率等目标。
图1 推算动液面原理结构图
4 结论
本文提出了一种基于综合诊断的油井智能控制技术。该技术能够实现在线自动采集生产数据和传输生产指令。通过数据处理分析，综合调整、合理设置变频参数，形成了从采集到控制的闭环系统。达到了解决抽汲矛盾，避免抽空减少机械磨损，提高系统效率的目的。
参考文献
[1] 杨斌，张振海，李兰竹.低产油井智能抽空控制技术.石油机械[J].2007，35（4）：54-56
[2] 檀朝东，刘柏良，杨福清等.基于综合诊断的油井变频控制系统技术研究[J].石油矿场机械. 2011（3）：9-12
[3] 路宽一，梁昌勇，李向志.有杆泵采油智能控制及采油效益分析[J].石油化工应用.2000，29（7）：81-83
作者简介
王宁辉，男，出生于1983-04-17，2008年07月毕业于大庆石油学院，助理工程师，辽河油田浅海石油开发公司工艺研究所。
【关键词】智能化 生产参数 示功图 控制
油田开发进入中后期，储采不平衡的矛盾越来越突出，低产井的数量逐年上升，尤其在低渗油藏，油井供液不足现象普遍存在。在日常生产中经常出现干抽、抽空等现象，在这种情况下，抽油机仍正常运行会为油井生产带来众多不利因素，如造成能量浪费，出现液击、杆柱震荡磨损以及系统效率降低等问题。因此，进行有效和准确的智能控制对维护油井正常生产运行及节约能源、控制成本具有重大意义。本系统可实现远程、实时对油井生产动态资料数据进行自动采集和传输，在无人值守时也能掌握油井工况参数的变化。通过分析，推算动液面、在线采集示功图，对油井工况综合诊断，得出最优工作参数，从而实现变频调速，提高系统效率等目标。
1 目前油田采油工艺状况
随着油藏开发的进行，油井产能受到地质特征、油藏管理、采油工程、生产维护等方面影响，从长远来看是动态变化的。当油层的供液能力发生变化，就需要对油井抽汲参数优选，否则，当供液出现不足时，就会出现空抽现象，能耗增高。当供液充足时，抽汲强度不够，没有最大限度发挥油井的产能。油井的动液面直接反映了地层的供液情况及井下供排关系。目前，受自动化水平等多方面因素的制约，现在大多是按月测试示功图和动液面，然后综合其它数据，确定理论运行参数，由于数据录取、分析、调整的阶段性和滞后性，使优化调整表现为事后控制，失去了最佳性；由于现有技术装备水平限制，无论冲程还是冲次调节都不连续，很难达到理论要求；受人为因素的影响，在实际工作中出现调参不及时、运行参数不合理的现象，既耗费了人力，也未达到最佳效果。综上，目前的各种方法很难解决采油系统的供排矛盾。
本系统针对以上问题研发出突出实时性、准确性、及时性的智能控制系统。
2 智能控制系统构成
油井智能控制系统由用户终端、数据采集监测单元、数据处理单元和控制执行单元组成，采用GPRS无线网络进行数据的传输。
2.1 用户终端
用户终端主要是对整个系统的功能、参数进行配置，使整个系统能够按照最优的方式运行并设置了用户组别和权限，保证了系统的安全性。它与数据处理单元相连接，接收反馈参数进行设置，与决策人员进行人机互动。
2.2 数据采集监测单元
数据采集监测单元由数据采集仪、无线示功仪、数字流量计、无线数字压力变送器等设备组成，其结构如图2所示。用于采集油井压力、流量、功图等数据，并接收控制执行单元的反馈信息，将反馈信息连同采集的动态数据传输给数据处理单元。达到了无人值守情况下监测油井动态变化的目的。该单元设有远程通讯模块，利用GPRS，实现远程无线对抽油井现场数据的采集、处理、传输发布。
2.3 数据处理单元
数据处理单元为上位机，由数据处理软件和控制软件组成，具体功能是接收采集的基础数据和执行单元的反馈信息，进行运算分析，综合判断，确定优化参数，并发送至数据处理单元。其核心技术是示功图智能诊断和动液面的实时测量。2.3.1 示功图智能诊断
示功图智能诊断技术是通过井口的无线示功仪所采集到功图，在利用计算机、通信技术的巨大优势，将先进的人工智能和自动化技术应用于计算机诊断中，利用机器学习方法的不断进步，可以提高诊断的实时性。2.3.2 动液面的实时测量
动液面的实时测量是建立在智能数据驱动方法的基础上，不需要建立精确的数学模型，只需要确定与动液面有关的参数（示功图、油压、套压、电流、流量等），建立它们与动液面参数之间的输入—输出关系，通过数据处理与分析，推算动液面。图1为推算动液面原理结构图（图1）。
2.4 控制执行单元
控制执行单元主要组成就是变频器。接收数据处理单元传送的优化参数，按照这一優化参数进行变频，实时调速，从而实现对油井电动机的控制，油井按照最合理的参数工作，实现了节能，避免抽空现象发生。同时又将自身的运行信息反馈给数据采集单元，最终形成了闭环控制。
3 系统功能
该系统能够实现远程、实时对油井生产动态资料数据进行自动采集和传输，在无人值守时也能掌握油井工况参数的变化，推算动液面、在线采集示功图，对油井工况综合诊断，得出最优工作参数，从而实现提高系统效率等目标。
图1 推算动液面原理结构图
4 结论
本文提出了一种基于综合诊断的油井智能控制技术。该技术能够实现在线自动采集生产数据和传输生产指令。通过数据处理分析，综合调整、合理设置变频参数，形成了从采集到控制的闭环系统。达到了解决抽汲矛盾，避免抽空减少机械磨损，提高系统效率的目的。
参考文献
[1] 杨斌，张振海，李兰竹.低产油井智能抽空控制技术.石油机械[J].2007，35（4）：54-56
[2] 檀朝东，刘柏良，杨福清等.基于综合诊断的油井变频控制系统技术研究[J].石油矿场机械. 2011（3）：9-12
[3] 路宽一，梁昌勇，李向志.有杆泵采油智能控制及采油效益分析[J].石油化工应用.2000，29（7）：81-83
作者简介
王宁辉，男，出生于1983-04-17，2008年07月毕业于大庆石油学院，助理工程师，辽河油田浅海石油开发公司工艺研究所。