二、間抽控制器
由于抽油機是按照油井最大化的抽取量來進行選擇的,并且還留有設計余量。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,直到最后發生空抽的現象,如果不加以控制,就會白白地浪費大量的電能。對于這種油井,最簡單的方法是實行間抽,即當油井出液量不足或發生空抽時,就關閉抽油機,等待井下液量的蓄積,當液面超過一定深度時,再開啟抽油機,這樣就提高了抽油機的工作效率,避免了大量的電能浪費。
間抽控制的原始做法是派人定時到油井去開停抽油機,即使在發達國家,目前也還有不少油井采用這種人工控制方式,以便解決抽油機的低效和浪費問題。這種做法每天要派人去井場操作好幾次,經過長期試驗才能摸索出適合各油井的間抽規律,費工費時。于是就引入了定時鐘,只須設定開、停機時間,便能自動地進行間抽控制,但是,這仍然無法解決令抽油機的工作能力動態地響應油井負荷的變化,以達到最佳的節能效果,同時,還有可能會影響油井的產量。
為了解決上述問題,通過安裝相關的傳感器,精確感知油井負荷的動態變化,實現智能間抽控制。為此,可采用各種不同的傳感器達到控制目的,下面分別予以介紹。
液面探測器:如果能直接測出井中的液面,那么就可以用它來控制抽油機的運行。當液面高度超過泵時,就啟動抽油機;當液面降到泵的吸入口處時,就關閉抽油機,避免空抽的發生。早期的方法是使用永久式的井下壓力傳感器來檢測液面,現代則是利用聲波裝置從地面上自動監測井下液面深度,但是,由于裝置復雜,維修費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油井的出液量,是實現抽油機控制最直接,也是最有效的方法。但是,由于國內的油井產量太低,有些油井的產量每天只有幾m3,甚至不足1m3,合10cm3/s。這么小的流量檢測,對于各種類型的流量傳感器來講都是一個難題,再加上井中采出的油液中含有大量的泥沙和蠟塊,經常會發生堵塞現象,因而也未能獲得推廣應用。
電流傳感器:應當說,電機電流的檢測是最方便、最可靠,也是最為廉價的方法。當發生空抽時,下沖程開始時游動閥并沒有打開,光桿載荷為桿柱重量及游動閥上部液柱的重量之和,可平衡掉大部分的配重的重量,電動機只要用很小的能量就可將桿柱送入井底,電機電流較小;當油井中泵的充滿度較高時,下沖程開始不久,游動閥即打開,泵中液面托住了游動閥上部的液柱重量,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,對抽油機的光桿載荷進行檢測,因為光桿載荷是井下泵運行情況的最好監視器,并且它不受平衡配重的影響。泵的充盈系數(包括空抽)通過對抽油桿載荷的分析可以很容易地被檢測出來。另外,更重要的是抽油桿載荷數據,加上抽油桿位置的信息,正是分析井下工況的“示功圖”的必備數據,利用這些信息可對抽油機的運行情況進行全面的分析。在光桿或游梁上安裝測力傳感器可以測出抽油桿的載荷數據。光桿測力傳感器比較準確,但易于損壞;安裝在游梁上的傳感器準確度比較低,但比較耐用。
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