一、研究背景

    本项目开发了一种智能化抽油节能综合电控技术方法及装置，实现对抽油机“有油就抽无油就停”的间歇工作模式的控制，降低电能消耗，减小干泵磨损, 降低采油成本，解决了高耗能石油行业采油生产过程中，油泵空抽、抽油机不平衡运行等造成的电能大量浪费等问题。

二、技术原理及性能指标

   1、技术原理：基于自寻优控制理论，以受控自回归积分滑动平均模型（CARIMA）为基础，结合滚动优化策略与渗透力学原理和一种冲程周期软测量方法，对油藏供排液数学模型进行系统辨识及动态预测，使抽油机的抽汲过程与井筒油液渗流规律和地层供液能力精确匹配，实现抽油机“有油就抽无油就停”的智能化控制，保证井底液量供排平衡，同时节约电能，减小干泵磨损, 降低采油成本，提高抽油机井效率和油田经济效益。

  2、性能指标：1）使用条件:环境温度：－40～85℃；相对湿度：5%～95%（设备内部不应凝露）；海拔高度：≤3000m。

2）测量精度:电压测量误差≤0.5%；电流测量误差≤0.5%；保护电流误差≤0.5%；电压线频率测量误差≤0.5%；相电压之间夹角分辨率≤5°；有功测量满足0.2S/0.5S级，符合IEC62053-22和GB/T17883-1999；无功测量误差≤0.5%，符合IEC62053-23和GB/T17883-1999；电磁兼容（EMC）Ⅲ级标准，符合GB/T 7261-2008；

防护等级≥IP54。

3）额定数据:二次电压输入范围：0～400V；二次电流输入范围：0～6A;额定频率：50±15%Hz；工作电源：AC/DC 220±15%V。

5）节能指标：自寻优控制模式下节能率均达20%以上。

三、技术的创造性与先进性

  1、技术方面：1)基于自寻优控制理论，建立产液量供排液数学模型，使抽油机的抽汲过程与井筒油液渗流规律精确匹配，从而控制抽油机间隙工作模式达到节能目的；2)通过采集抽油机驱动电机电能输入回路的三相瞬时电压和电流值，设计研发出冲程周期检测的软测量方法及装置，使抽油机的抽汲能力与地层供液能力达到精确匹配, 实现了冲程周期调整，从而减少设备磨损、避免油泵空抽，降低生产成本。

  2、功能方面：本装置主要实现油田抽油生产过程数据采集、最优管控、远程监控、生产预警等功能，支持油气田生产过程管理，促进生产方式转变，提升油气田生产管理水平和综合效益。1）节能增效方面(1)通过采集、统计、计算和分析各项电参量和系统标准机械参量，优化油井产液量供排液数学模型，实现了抽油机在“有油就抽无油就停”的间歇工作模式；(2)对抽油机系统的无功功率就地进行动态无功补偿，降低线路、变压器损耗；(3)对游梁式抽油机冲程周期Tc检测调整，避免油泵空抽、减少管杆磨损。2）生产安全性（1）对抽油机及其驱动电机进行综合保护和晃电保护，实现生产安全性；（2）对抽油机进行在线故障诊断，实现安全预防功能。3）管控一体化(1)形成以中控室为中心的生产运行模式，建立自寻优抽汲曲线信息模型，实现油藏描述的可视化和互动性；(2)对检测数据采集和分析，实现生产管理及遥控指挥；(3)实现抽油井抽油机的远程启停，电泵井电流、电压、频率的远程调节和控制，气井阀门的远程开闭。

4）全景数据及数字化(1)对抽油机系统的全电参量进行测量，能准确测量到21次谐波；(2)对抽油机上下冲程电流实时测量统计；(3)对单井抽油机总耗电能量和单次耗电能量统计、抽油机正向耗电电能计量、抽油机反向发电电能计量;(4)油井产液量的非接触计量和累积T(kg)。

  3、结构方面,以模块化、高度集成化为显著特征，最大限度简化盘面布局和内部结构，维护方便。

四、技术的成熟程度，适用范围和安全性

  1、技术的成熟程度:自2015年开始进行相关技术和装置的研究和开发，现已申请发明专利1项，获得软件著作权3项，仪器仪表学报和IEEE（美国电气和电子工程协会）发表论文2篇。目前已进行小批量生产。

  2、适用范围:本装置适用于油田抽油生产过程数据采集、最优管控、远程监控、生产预警，油气田生产过程管理方面。

  3、安全性:对抽油机及其驱动电机实现综合保护、晃电保护，提供装置安全性；对抽油机进行在线故障诊断，提高安全预防性，实现防控潜在电气火灾和人员电击事故发生。装置防护等级≥IP54。

五、应用情况及存在的问题

  1、应用情况:本装置于2016年8月在延长油田股份公司杏子川采油厂、长庆油田第一采油厂等大型油田采油厂行了现场测试，节能率均达20%以上，其结果均优于标准要求；2017年12月与延长油田股份有限公司签订合同，在杏子川采油厂等部分采油厂进行本装置安装调试；2018年5月与中国石油天然气股份有限公司签订合同，对第一采油厂和其他采油厂进行抽油机智能化改造。以上项目均在实施中。

  2、存在问题:无