二、間抽控制器
由于抽油機(jī)是按照油井最大化的抽取量來進(jìn)行選擇的,并且還留有設(shè)計(jì)余量。另外,隨著油井由淺入深的抽取,井中液面逐漸下降,泵的充滿度越來越不足,直到最后發(fā)生空抽的現(xiàn)象,如果不加以控制,就會(huì)白白地浪費(fèi)大量的電能。對(duì)于這種油井,最簡(jiǎn)單的方法是實(shí)行間抽,即當(dāng)油井出液量不足或發(fā)生空抽時(shí),就關(guān)閉抽油機(jī),等待井下液量的蓄積,當(dāng)液面超過一定深度時(shí),再開啟抽油機(jī),這樣就提高了抽油機(jī)的工作效率,避免了大量的電能浪費(fèi)。
間抽控制的原始做法是派人定時(shí)到油井去開停抽油機(jī),即使在發(fā)達(dá)國(guó)家,目前也還有不少油井采用這種人工控制方式,以便解決抽油機(jī)的低效和浪費(fèi)問題。這種做法每天要派人去井場(chǎng)操作好幾次,經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)才能摸索出適合各油井的間抽規(guī)律,費(fèi)工費(fèi)時(shí)。于是就引入了定時(shí)鐘,只須設(shè)定開、停機(jī)時(shí)間,便能自動(dòng)地進(jìn)行間抽控制,但是,這仍然無法解決令抽油機(jī)的工作能力動(dòng)態(tài)地響應(yīng)油井負(fù)荷的變化,以達(dá)到最佳的節(jié)能效果,同時(shí),還有可能會(huì)影響油井的產(chǎn)量。
為了解決上述問題,通過安裝相關(guān)的傳感器,精確感知油井負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化,實(shí)現(xiàn)智能間抽控制。為此,可采用各種不同的傳感器達(dá)到控制目的,下面分別予以介紹。
液面探測(cè)器:如果能直接測(cè)出井中的液面,那么就可以用它來控制抽油機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)液面高度超過泵時(shí),就啟動(dòng)抽油機(jī);當(dāng)液面降到泵的吸入口處時(shí),就關(guān)閉抽油機(jī),避免空抽的發(fā)生。早期的方法是使用永久式的井下壓力傳感器來檢測(cè)液面,現(xiàn)代則是利用聲波裝置從地面上自動(dòng)監(jiān)測(cè)井下液面深度,但是,由于裝置復(fù)雜,維修費(fèi)用高而沒有得到普及。
流量傳感器:在井口通過流量傳感器檢測(cè)油井的出液量,是實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)控制最直接,也是最有效的方法。但是,由于國(guó)內(nèi)的油井產(chǎn)量太低,有些油井的產(chǎn)量每天只有幾m3,甚至不足1m3,合10cm3/s。這么小的流量檢測(cè),對(duì)于各種類型的流量傳感器來講都是一個(gè)難題,再加上井中采出的油液中含有大量的泥沙和蠟塊,經(jīng)常會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象,因而也未能獲得推廣應(yīng)用。
電流傳感器:應(yīng)當(dāng)說,電機(jī)電流的檢測(cè)是最方便、最可靠,也是最為廉價(jià)的方法。當(dāng)發(fā)生空抽時(shí),下沖程開始時(shí)游動(dòng)閥并沒有打開,光桿載荷為桿柱重量及游動(dòng)閥上部液柱的重量之和,可平衡掉大部分的配重的重量,電動(dòng)機(jī)只要用很小的能量就可將桿柱送入井底,電機(jī)電流較小;當(dāng)油井中泵的充滿度較高時(shí),下沖程開始不久,游動(dòng)閥即打開,泵中液面托住了游動(dòng)閥上部的液柱重量,并且使抽油桿柱也浸沒在液體中,因而光桿載荷只是桿柱在液體中的浮重,這也就意味著電機(jī)將用較大的能量來舉起曲柄或游梁尾部的平衡塊的重量才能將桿柱送入井底,因而電流就較大。
抽油桿載荷傳感器:普遍采用的方法是通過特制的傳感器,對(duì)抽油機(jī)的光桿載荷進(jìn)行檢測(cè),因?yàn)楣鈼U載荷是井下泵運(yùn)行情況的最好監(jiān)視器,并且它不受平衡配重的影響。泵的充盈系數(shù)(包括空抽)通過對(duì)抽油桿載荷的分析可以很容易地被檢測(cè)出來。另外,更重要的是抽油桿載荷數(shù)據(jù),加上抽油桿位置的信息,正是分析井下工況的“示功圖”的必備數(shù)據(jù),利用這些信息可對(duì)抽油機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行全面的分析。在光桿或游梁上安裝測(cè)力傳感器可以測(cè)出抽油桿的載荷數(shù)據(jù)。光桿測(cè)力傳感器比較準(zhǔn)確,但易于損壞;安裝在游梁上的傳感器準(zhǔn)確度比較低,但比較耐用。
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