电源供电动液面采集系统

供电型连续动液面采集监测系统可实现油水井环空液面深度和井口套压的远程自动监测功能，适用于套压大于0.2MPa的油水井，根据实际套压值，分为0.2~4Mpa，4~10Mpa，10~30Mpa三个等级。

太阳能微功耗动液面采集系统

太阳能微功耗连续动液面采集监测系统采用一体化太阳能供电方式，可实现油水井环空液面深度和井口套压的远程自动监测功能，适用于套压大于0.2MPa的油水井，根据实际套压值，分为0.2~4Mpa，4~10Mpa，10~30Mpa三个等级。

无压型动液面监测系统

无压型连续动液面采集监测系统可实现油水井环空液面深度和井口套压的远程自动监测功能，适用于套压小于0.2MPa的油水井。

即连续监测单井15天得到动液面变化规律，电脑模拟出最直接的抽取方案，该方案能够确定合理的间抽周期，即利用系统数据分析和回归功能，创建新"极值法"来精准确定周期，能够改善工况提高泵效。

特点:

・计算出合理的上、下限后，每日按高液面自动启井，低液面保护自动停井，实施间抽后，液面变化范围比较合理，功图情况有了明显的改善;

・该技术缩短了油井抽取时间，减少能耗，降低了抽油机杆、管、泵及电机各机械部分的磨损，对改善低产井工况、提高泵效有显著的效果。

一是通过静载示功图进行计算;二是通过地面功图计算泵功图，再利用泵功图计算油井动液面。三是利用泵功图计算动液面，消除抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等影响，更精确反应泵实际工作状况，使动液面计算精度更高;利用井筒多相流方法计算沉没压力和泵排出口压力，通过混合密度计算液柱压降。

特点:

・克服了传统利用声波仪测试动液面现场操作周期长、劳动强度大、瞬时测试值代表性不强等问题;

・不需要增加硬件设备，升级成本低，更便于推广。

动液面测量装置通过GPRS无线通信模块和远程监控中心通信，井口发声装置一旦收到指令或到达设定时间，即按设定的参数启动电磁阀或微型气泵向套管内(或外)放气产生次声波作为测量次声源，当遇到套管接箍、液面障碍物，产生次声回波，回波经回波检测电路接收采集并把数据编码压缩后存储到存储芯片中，测量完毕，启动数据发送程序，把压缩后的数据连同套管压力、井口温度以及设备自身相关参数通过GPRS网络一同发送至远程监控中心，由监控中心对接收到的数据解压并进行分析处理，得到油井液面高度等数据。

特点:

・实现油井动液面的连续监测和远程采集，节省人工测试的成本;

・消除传统测量方式的不安全因素，为安全生产提供了重要的技术保障;

・通过系统采集数据与现场实测数据对比分析发现，动液面数据误差小于1‰，测量准确率高。

・通过液面变化曲线的波动情况，能够及时发现油井异常情况，为后续措施提供参考依据。

国内油井动液面的测试大多都采用回声仪进行测试。根据液面高低并结合示功图等资料，可分析泵的工作状态。同时，测得了液面高低，还可根据井内液柱的高度和比重来推算油层中部的流动压力。液面越高，液柱压力越大，井底流压越高，生产压差越小，油井的产液能力越强。当动液面太高时说明举升系统的排出能力偏小，不能充分发挥该井的能力，需要增大泵径和工作参数甚至改变采油方式，以提高产量。

一、构成及工作原­理

1、实时监测部分

可实时监测油井动液面、示功图及其它运行状态参数。其中动液面检测装置由次声波发讯装置、次声波接收装置和数据采集接口组成。次声波发讯装置采用弹簧蓄能气弹装置作为发声源，在设定的时间，用减速机压缩弹簧蓄能，然后瞬间释放，向油井环空发出功率为150KW的次声波信号，反射回波由经­接收装置放大后，经­过数字滤波、快速付立叶变换等一系列的软件处理，转化为有效数字信号，与示功图及其它运行状态参数信号一起经­数据采集接口输入微处理器。

2、智能控制部分

由大容量微处理器和数据处理及控制软件组成，其核心技术为建立动液面回波的识别模型与计算方法并编制了实现该计算方法的软件。微处理器接受此声波反射信号后，进行运算处理，确定液面深度，根据预设沉没度发出调参指令。

3、执行部分

根据微处理器发布的控制指令对抽油机的运行参数进行实时调速，控制抽汲强度，实现供排Э调。通过预设的多功能接口电路板实现交流变频调速、变极数电动机微分调速(256级)、机械式无级调速及滑差电机调速。

4、远程通讯部分

实现了远程对机械抽油井现场运行数据的采集、处理、数字无线传输、视频监视并可进行调参等实时控制管理;其运行成本较低、工作可靠。

二、现场试验情况

2004年以来，在渤南油田4口井上进行试验，对测试结果的准确性、硬件软件的可靠性、现场适用性、经­济可行性等多方面进行验证。

首先进行了液面测试准确性标定，采用实时动液面测试装置和井冈山回声仪同时监测同一口井动液面，在1840米时，两种仪器的检测结果相差30米，能够满足生产要求。下图为反射波回放结果，竖线标示的是自动解释的液面回波位置。

其次对系统稳定性和适应性进行了评价。实施5口井。因为地层渗透率低(10-3010-3μm2 )，产能低下，抽油系统在采取了小泵深抽、长冲程、慢冲次、油管锚定、油杆扶正、地面拖动系统改造等优化措施后，系统效率低、供排不Э调问题没有从根本上消除。

以上参数是在检泵后不久，泵况较好、没有磨损时的数据。平均动液面1780 m，平均泵挂深度1800m，泵挂深度与动液面深度基本持平，反映了低渗透油田固有规律，依靠降低流动压力，放大生产压差提高产液量的潜力非常有限，平均泵效34.4 %。深井泵供液不足的现象非常普遍。根据现场统计规律，新投深井泵在供液不足条件下一般在6个月左右出现较为严重的漏失，油井产液量下降，动液面回升，泵效及系统效率持续下降到一个低水平点后趋于稳定。

应用智能采油技术后，对控制程序进行了初始化，并根据有杆泵对最低沉没度要求，设置沉没度100-200米。油井在闭环控制系统的作用下，测试动液面，将实际沉没度(La)与设定沉没度(Lp)对比，当La小于Lp时，降低冲次;反之亦然。试验涉及的5口井，冲次下调1-2冲/min左右，动液面稳定在1700米左右。下图为5-11-1试验前后示功图对比。

试验前示功图 试验后示功图

动液面: 1854m 动液面: 1705m

最大载荷:79.7KN 最大载荷:56.0KN

最小载荷:30.9KN 最小载荷:35.6KN

三、效果分析

通过在4口油井上试验，见到如下效果。

1、通过智能控制，深井泵沉没度保持在200~300米范围内，在总产量稳定的前提下，实现了供排Э调。

2、冲次下降，泵充满程度提高，泵效提高了17.3%。冲击载荷下降，平衡度提高，机、杆、泵的运行状态得到改善。

3、单井日节电43.7KWh,平均系统效率提高了10.8%。

智能闭环采油控制系统效果分析

四、结论

1、有杆泵智能采油技术设计思路正确，关键技术先进，设备性能可靠，有较好的投资效益。

2、该技术整合了自动、信息、智能等多学科的新成果，是有杆采油系统优化技术的新发展。生产过程中，通过系统在线的不断调整，使有杆泵沉没度始终保持在合理的范围内，最大限度挖掘油层潜力，使供排不Э调的矛盾得到较好解决。

3、建立的动液面回波的识别模型与计算方法以及配套的计算控制软件经­实践证明方法正确、准确度高。

4、实验认为，该技术对低渗透油田提高系统效率，延长检泵周期，节约电能都将起到很好作用。