一種基于STM32的智能采油控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、引言

近年來隨著國內(nèi)各個油田的生產(chǎn)井的持續(xù)開采進行，生產(chǎn)井到了開采的中后期普遍出現(xiàn)了產(chǎn)量低、地層供液能力下降、泵效低電能損耗大等問題。從2014年開始國際油價出現(xiàn)了雪崩式下跌，國內(nèi)各大油企無法盈利甚至出現(xiàn)虧損，之前油田企業(yè)粗放式的管理與生產(chǎn)模式早已無法適應當前的國際石油環(huán)境。游梁式有桿泵采油方法以其結構簡單、適應性強和壽命長等特點，成為目前最主要的機械采油方法，但是目前采油控制系統(tǒng)不能根據(jù)實際地層供液能力進行相應的調(diào)整，當抽汲速率大于供液能力時會出現(xiàn)泵效低、甚至造成設備損耗。目前各個油田針對地層供液不足生產(chǎn)井根據(jù)經(jīng)驗制定間抽生產(chǎn)制度，這種做法在一定程度上提高了采油效率減少了能源消耗，但是并不沒有實現(xiàn)實時性與智能性。

本文針對上文所述問題提出了一套基于STM32的智能采油控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)根據(jù)實時測量動液面高度計算當前沉沒深度來改變變頻器頻率調(diào)整抽油機沖次，有效的減少了不必要的能源浪費同時提高了油井的產(chǎn)量，在油田開采過程中具有很高的應用價值。

2、動液面控制增產(chǎn)的機理分析

采油控制智能采油控制系統(tǒng)是針對游梁式抽油機建立的，它能夠?qū)崟r采集動液面數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至控制柜，控制柜中的控制器對接收到的動液面數(shù)據(jù)進行分析計算，再將處理得到下一步運行指令輸出到變頻器，變頻器隨著井內(nèi)動液面高度的實時具體情況進行調(diào)整變化，從而實現(xiàn)高效采油、減少不必要的電能損耗。該系統(tǒng)也是以動液面為核心，通過實時測量液位高度以及它的變化情況對抽油機進行調(diào)節(jié)。

動液面是油井生產(chǎn)穩(wěn)定時，油套管環(huán)形空間的液面，動液面直接反映了地層的供液能力的強弱，地層供液能力是決定油田開采產(chǎn)量和持續(xù)性的關鍵性因素。各個油田都是通過動液面決定泵深、計算井底流壓，根據(jù)它的變化制定某口井或者區(qū)塊的工作制度。抽油井通過液面的變化反映井底壓力的變化，其產(chǎn)量可表示為：

QL=JL（Hs-Hf）=JL（Lf-Ls）

式中QL—油井產(chǎn)液量，m3/d；

Hs、Ls—靜液面的高度、深度，m；

Hf、Ls—動液面的高度、深度，m；

JL—產(chǎn)液指數(shù)，m3/（d*m）。