摘要：数字化抽油机，即具备数据采集和远程控制功能的抽油机设备，这种设备采用了全新设计，在制造过程中使用了大量新型材料和工艺，在很大程度上提高了抽油机的可靠性，也就是说，不但可以保证抽油机的正常运行和开采作业，还可以兼顾安全环保，是抽油机未来的主要发展方向。因此，充分了解数字化抽油机的构成和控制原理，并找出存在的问题，寻找到解决办法，对我国油田开采具有重大的意义。
关键词：数字化；抽油机；研制；应用
1数字化抽油机的构成及控制原理
1.1整机
主要是游梁式抽油机的基本结构，通过合理的调整，将电机转移到底座的后部，并使抽油机的后臂和配重箱变为可以具有自动调节的平衡装置。然后配上智能控制柜，以实现数字化控制的目的。
1.2平衡调节装置
平衡调节装置主要由驱动装置、移动配重箱、固定配重箱和后臂等部件组成，用于稳定抽油机。
1.3智能控制柜
由控制面板、元件、散热层组成。用于安装控制元件，并且由操作人员通过控制面板对抽油机进行控制，而散热层则可以保证控制柜良好的散热，从而稳定的工作。智能控制柜的核心控制元件为RTU，即远程终端单元。数字化抽油机的控制原理是通过RTU实现的，即通过智能控制柜中的RTU单元，将抽油机的设备数据通过相关技术转换为示功图，同时通过传感器采集点电参和井口压力等重要数据信号，通过数据传输发送至RTU，然后传达到控制平台。从而实现远程监测。同时通过数据传输，来控制抽油机的运行，实现数字化抽油机的自动运行。
2关键技术
2.1智能控制技术
智能控制是数字化抽油机与常规抽油机最大的区别，配合RTU控制器，能够完成对抽油机运行参数的采集、分析和调整，实现远程启停控制和语音报警提示。想要在充分保证智能控制功能的前提下，实现RTU的规模化应用，需要对其最低配置进行明确，一是RTU控制器需要完成数据采集传输以及远程控制功能，二是冲刺判定与调整、功图程序、平衡判定调整及保护程序共同构成RTU控制器核心功能模块，三是RTU控制器必须支持数据交互功能，满足抽油机运行需求。
2.2平衡自调技术
数字化抽油机运行过程中，平衡的判定与调节非常关键，直接影响着设备运行的可靠性和安全性，而迅速准确判断数字化抽油机在运行中所处的平衡状态，做好调整工作，则能够为节能降耗提供有效途径。数字化抽油机平衡调节的原理，是当涡轮丝杆升降机动作，丝杆可以随之伸缩，带动摆动臂摆动来实现平衡。
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2.3冲次自调技术
通过对工作冲次的判断与调整，能够保证数字化抽油机的正常稳定运行，而如何准确判断工作冲次的合理性，也是实现供排协调、提高效率的关键，一般情况下，对于工作冲次的欧判断是运用安装在上位机的功图量油软件实现的，在实际操作中，要求技术人员必须将采集到的油井电参数以及数字化抽油机的工作冲程和冲次，油泵与杆系组合等内容传输到上位机系统中，运用数学模型来进行计算，得到准确的油井产液量，以此为依据计算数字化抽油机工作冲次，保证计算结果合理有效，然后由上位机向数字化抽油机发出指令信息，实现工作冲次的调整。不过，这种方法存在着一些缺陷和问题，一是计算所需的数学模型复杂程度高，对于系统运算环境也有着较高的要求；二是在油田生产中，不同油井的杆系组合可能存在差异性，导致杆系弹性变形的计算变得异常复杂；三是抽油机的安装位置分散，在一对一调整的情况下，工作人员的压力巨大；四是在产能建设中，存在有抽油机安装与网络建设不同步的问题，导致数字化抽油机工作冲次的调整容易受到网络因素的制约。数字化抽油机的出现，对上述问题进行了解决，其中的冲次判定主要是结合地面示功图，对油井日产液量的相对变化进行换算，得到油泵合理冲程，配合无限逼近法来完成对数字化抽油机合理工作冲次的判断。与常规方法相比，这种方法的运算量更小，准确度也更高，而且直接存在于数字化抽油机控制系统中，不需要额外进行油泵与杆系组合等数据的输入，能够实现数字化抽油机现场冲次判定与调整，在保证工作冲次合理的基础上实现远程控制，其本身所具备的独立数据采集及运算能力，也使得数字化抽油机能够摆脱对于上位机的依赖性，实现稳定可靠运行。
3应用实践
在某大型油田，安装60台不同型号数字化抽油机，配合监测设备来对抽油机进行抽样监测，通过相应的试验来检验数字化抽油机的应用效果。一是载荷能力试验，数字化抽油机最大载荷为76.45kN，负载率可以达到95.34%，冲次为1.62min-1，功率平衡度0.883，动态平衡运行；二是悬点失载试验，对数字化抽油机进行初步调试后试运行，3d后由于光杆滑脱导致其荷载瞬间归零，抽油机悬点失载停机。在失载前，抽油机运行稳定，悬点荷载在47.23-88.15kN之间，失载后对其进行全面检查，未发现零部件损坏，表明其整体结构具备良好的安全性和可靠性。功能监测的内容包括了三个大项以及十九个小项，全部满足相关标准的要求。通过与同井同机条件下常规抽油机的对比，数字化抽油机的平均运行效率超出6%，节点率18%，节能降耗效果明显。
4结论
总而言之，数字化抽油机迎合了油田数字化建设的要求，与传统抽油机相比具备更加完善的性能，运行效率更高，安全性和可靠性也更好。在对数字化抽油机进行研发的过程中，应该关注常规抽油机的数字化改造工作，夯实数字化技术的应用基础，为油田的生产数字化和管理数字化提供有效支撑，保障我国社会经济的稳步发展。
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论文作者:胡汝军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
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