基于物联网的抽油机井系统效率实时计算技术研究_抽油机井_物联网

基于物联网的抽油机井系统效率实时计算技术研究

2014/8/6 15:03:20

基于物联网的抽油机井系统效率实时计算技术研究

关成尧^1，4 檀朝东^1,4 田春华² 曹书瑜³ 张立会³ 闫学峰⁴ 何天文³ 关超³

（1.中国石油大学（北京）,北京昌平，102249；2.IBM（中国）研究院,北京海淀，100086；3.青海油田公司，甘肃敦煌，736200；4.北京雅丹石油技术开发有限公司,北京昌平，102200.）

摘要：本文开发了利用基于物联网技术的，依据抽油机井电参、功图、井口压力、动液面等参数实时计算系统效率及能耗构成指标计算模型,形成包括电机损耗模型、井筒多相流计算模型、举升指标计算模型等在内的计算模型，形成的计算软件在油田进行了实际应用，基本摸清了抽油机井的实时系统损耗构成,为油田的节能降耗提供实时数据分析。

关键词：物联网抽油机井系统效率分解计算实时分析

Calculating Method of Real-time Efficiency and Energy Offshoot of Pumping Wells Based on IOT Technology

Guan Cheng-yao1,4 Tan Chao-dong1,4 Tian Chun-hua2 Cao Shu-yu3

Zhang Li-hui3 Yan Xue-feng4 He Tian-wen3 Guan Chao3

(1. China University of Petroleum, Beijing，102249,China; 2. IBM China Research Laboratory, Beijing,100086, China; 3、Qinghai Oilfield Co Ltd., Dun Huang,Gansu163514,China; 4. Beijing Yadan Petroleum Tech Co. Ltd.Beijing102200 , China）

Abstract: Once or twice surveys on efficiency of pumping wells in oilfields inChinaone year in the past and the surveys on efficiency seemingly the“points replacing surfaces”and can not tell the fact. Along with real time attaining and the development of the IOT technology, aiming at reduce eletricity consumption,this paper establishs a model used electricity parameters, dynamometer card, tubing pressure，working fluid level to calculate efficiency and energy offshoot in real time. Including used Load-rate of Motor or Power Factor to calculate Motor Efficiency, multiphase flow model, and so on.The model and software had been used in production wells and help the oilfield make clear energy offshoot of pumping Wells and sustain decision-making Of economizing energy.

Key words: IOT，Pumping Well, efficiency, energy offshoot, real time analysis

引言

基于参数测试形成了在油田应用达几十年的抽油机井系统效率计算方法或者标准^[1-3]，为系统效率提供了较为可靠的依据，我国油田每年需要进行1-2次系统效率的普查工作，实际上的油田系统效率指标的整体变化反映了油田的整体能耗状况和注水等措施的见效状况，而单井的系统效率指标在一年内可能变化较大，有的波动井在一天内的波动也非常剧烈，这就导致单井系统效率普查工作“以点代面”，不能反映单井的平均系统效率，更不能展现系统效率的实时变化过程。随着油田自动化技术和远程实时采集数据的深加工技术的发展^[4-9]，新的物联网的技术理念也融入了油气田的生产过程之中^[10-11]，为了提高抽油机井系统效率及损耗监测分析的实时性，需要研究应用基于物联网技术的抽油机井系统效率及损耗构成的模型，为油田的节能降耗提供实时的数据支撑，同时丰富油气生产物联网的内涵。

1 系统效率分析计算模型思路

随着物联网技术的发展，目前可以实时高效地采集抽油机井的油压、套压、回压、电参数、功图、油温等主要参数，动液面目前还没有成熟的实时测试手段，仍要人工测试，而产液量能够做到实时计算^[4-9]，这些实时测试的参数为系统效率的实时计算提供了数据支撑。物联网采集平台的构架如文献10和11所述，该物联网系统把单井及边远站库采集的数据采用无线传感网、专网和公网无线技术（融合WSN、Mcwill、WiMAX、WiFi、3G、GPRS、CDMA、卫星等无线传输技术）组成无线异构网络来进行数据传输；其余计量间、中转站、联合站等站库和距站库较近井场的生产数据及视频信号通过有线网络相连来传输，从而实现数据的实时传输^[11]。

和油井的系统效率相关的物联网采集与传输内容主要包括如图1的主要节点，地面电控柜节点主要采集三相电压、三相电流、功率因数，很多电参数采集硬件直接算出了有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。井口节点主要采集流量（产液量）、油压、套压、回压等参数，应用多相流计算可以获得泵排出压力。环空压力可以通过回声仪获得动液面或者应用毛管测压获得环空泵入口的压力数据。可以采用顺序计算法，抽油机井采油系统能耗模型框架如下图1所示。