油井动液面检测新技术.ppt
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1、,在线式动液面监测智能间开控制创新技术及装备,油田抽油机是一种大惯量变化负载,所采用的拖动设备是三相异步电机,普遍存在效率低,功率和速度无法调整,上、下冲程速度不可调,功率因数低等弊端,*油田西部是高产量油井而东部大部分是典型的低压、低渗、低产的“三低”油气井,西部油井采用工频运行,靠皮带轮调参,东部大部分采用工频间抽运行。在管理上每组抽油机组分布在不同的范围,设备运行状况无法集中控制监控管理,存在对设备的控制操作要花费大量的时间和路程,设备的参数运行状态数据无法监控采集等现状。这种采油方式相当于闭着眼睛,存在有油无油都在抽,液位高低同样速度抽的现象,存在效率低、能耗大、设备损耗大、维护工作量
2、大等弊端。,一、概述,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,针对*油田现状,为最大限度的提高油井产量,降低开采能耗,将目前先进的抽油机变频控制技术和实时液位监测技术相结合,提出动态开采技术。技术的总体思路是在实时监控油井液面的基础上,根据当前液面高度实时调整抽油机冲次:在液面升高,供液充足时,提高控制器频率提高冲次,提高单位时间的产量,在液面降低,供液不足时,降低控制器频率,减少冲次或停机,在保证产量的同时,降低单位产量的能耗。系统总体框图如图1所示。图中在线液面检测仪完成油井液面实时监测,数据通过RS-485串行口向变频柜发送,变频柜根据当前液面深度动态调整抽
3、油机的冲次。同时,系统数字化模块采集抽油机的工作参数,将油,二、总体思路,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,井的工况发送至中控室,系统实现了动工况发送至中控室,系统实现了动态调参、节能降耗、现场无人值守,大大降低了生产成本,提高了生产效率。,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,图1 动液面控制抽油机智能控制系统,图1中的动液面检测仪采用井内套管气发声,先进的信号处理技术和自动测试技术,设备简单可靠,节能环保。声枪有内爆外爆两种形式,以适用不同的套气压力。变频控制柜根据当前动液面数据及时调整抽油机冲次,实现动态调整抽油机制,实
4、现节能、增产的目的。,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,图2 动液面控制抽油机智能控制系统,油井液面检测在油田开发、生产中有着广泛的应用。无论是采油、试油还是修井作业,油井液面的监测都是一项重要的工作,是安全生产、科学生产的重要保障。在油田的勘探开发过程中,利用连续实时监测液面动态数据,有助于分析、解释地层的有关参数,为试油井或采油井的下一步方案的制定提供相关的指导。针对易喷、易漏储层试油压井期间,可以准确计算出地层压力,在地层流体刚进入井筒时就发现溢流,并控制溢流,降低起下钻、电缆作业期间风险;在修井作业期间,监测液面变化情况,防止井涌、井喷等。因此,利用
5、油井液面检测仪对油井内液面的准确测量,可以为试油抽汲制度或采油过程泵的各种参数的设置提供依据,减少抽汲车的空返或采油泵的功耗,提高泵效;有效*泵的使用寿命等方面都具有重要意义。,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,随着油井环境的复杂化和数字化测井的需要,对油井液面检测功能、性能提出了更高的要求,新的油井液面检测不仅需要提供更大的测量深度和更高检测精度。同时,为及时获取油田储量数据需要动态检测油井液位,要求仪器提供自动、连续测试功能和远程数据传输、控制功能。目前,动液面的监测方式主要有下压力传感器测试、放空炮弹、气动声源测试等方式,由于压力传感器测试和放空炮弹方
6、式存在操作不方便、缺乏安全性和可靠性等问题,不适合用作动液面在线监测。综合各种因素,我们决定采用气动声源的液面在线监测技术。,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,油井液位深度检测仪基本原理是声纳系统的回声定位法:声波由发射器发出之后,经传播介质到达探测目标,然后,声波被目标反射返回到发射点,被接收换能器收到,换能器通过电、声转换将声能转换为电信号。电信号经过放大、滤波和各种处理,最后处理结果馈至显示、控制系统。在以上过程中,声波信号往返时间可以通过处理得到。结合自动控制技术,实现声波的定时发射,数据采集、分析,信号处理,数据上传等技术。完成在线液面的自动监测。
7、,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,Part 1,Part 2,Part 3,Part 4,Part 5,液面波,数据波形,现场变频控制柜,现场控制屏,远控上位机截图,动液面测试仪,动液面测试数据1,动液面测试数据1,动液面测试数据1,*一矿螺杆泵动液面智能控制现场1,*一矿螺杆泵动液面智能控制现场2,*一矿螺杆泵动液面控制仪安装现场,*波形图1,*波形图2,动液面测试仪,测试数据1,测试数据2,地点:8183井场时间:第一阶段(控制状态):2011年8月2日至8月5日 第二阶段(初始状态):2011年8月8日至8月11日内容:对8183-1、8183-6、
8、8183-7、8183-8四口井进行测试、控制、计量,计量项目包括产液量、启停时间、产液量及用电量。方式:24小时在线监测,三、测试内容,测试报告,通过动液面测定仪对动液面的监控,合理设定沉没度位置,沉没度低,无油出时就停抽,沉没度达到一定值就及时启抽,使始终保持油层具有较好的渗透环境,从而提高抽油机利用率,达到节能增产的目的。,四、原理,测试报告,系统结构示意图 图-1,产液量对比表 表-1,1、产液量对比,五、测试结果,测试报告,产液量对比表 表-2,1、产液量对比,五、测试结果,测试报告,用电量对比表 表-1,2、用电量对比,五、测试结果,测试报告,用电量对比表 表-2,2、用电量对比,
9、五、测试结果,测试报告,3、经济效益分析,五、测试结果,测试报告,根据上表可以得出,每口油井每日增产量为0.19吨,用电量增加量为5.17kWh;按照厂家给出的一台控制设备的报价为5.28万元,每吨原油的价格5000元,每度电的价格0.5元,可以计算出其回收期为:每口井每年的效益=(0.19吨5000元-5.17 kWh 0.5元)365天=345806.47元,即使用该装置后每口井每年的效益为34.58万元。回收期=52800元345806.47元=0.15年,很短的时间内即可收回投资成本。,测试报告,从现场和测试数据对比中,可见应用了超低频宽声带次声波声纳技术,实现在线式动液面监测控制,相
10、当于给间开井的抽油机安装了一双眼睛,时时刻刻监视油井的动液面位置,达到了油井有油就自动抽取,没油时就自动停机,这种智能量化控制科学技术,使间开井的日产液量提高的数字是相当可观的,这对采油厂实现提高年产量是一项科学又有效的技术和装备。现用的固定时间间开井控制,是用每天抽8小时,停16小时的运行方式,经监测发现,每天抽8小时,而实际抽到油的时间基本上都仅在4小时以内,显然有一半的时间是空抽的状态,而停抽的16小时的时段内,油井的液面很高,却没有抽取,显而易见,现形的开8小时,停16小时的运行方式是不够科学的。,六、总结,测试报告,1、控制状态下的抽油机运行时间表,附:,附:,附:,附:,由以上各表
11、得出各测试井日用时及3天平均日用时如下:,附:,2、测试数据统计,附:,2、测试数据统计,附:,3、JQ-CDK-型抽油机动液面智能控制装置报价表,附:,液面反射,节箍波,8183-7井数据回放,两种模式下平均产量对比试验数据:,两种模式下平均运行时间比对:,试验结论:通过以上试验数据分析表明,通过实时监测油井液位,根据当前液位调整抽油机的冲次和时间可以极大提高油井产量,尽管大多数井的日平均运行时间有所增加,单位时间产油量大大增加。利用动液面作为控制源实现智能控制采油技术有着广阔前景。,传统的低压、低渗、低产的“三低”油气田的开采,抽油工艺多采用固定时间间抽模式,传统模式所存在的缺点在于没有细
12、分不同油井的特性,在井内供液不足时,抽油机不可避免出现空转、无谓消耗电能,增加设备的磨损,严重情况下可能会烧泵(螺杆泵)。在井内供液充足时,抽油机可能在停机状态,不能尽快地将油采出,不仅影响产量,还会增加地层压力,不利于原油渗透。本项目的创新点在于引入油井液面的自动监测技术,在实时液面监测的基础上,自动调整抽油机参数,达到节能、降耗、增产、高效的目的。,动液面控制抽油机智能控制系统软件配置:电机变频控制软件。见软件附录智能自动运行参数控制软件。见软件附录远程通讯驱动软件。见软件附录现场数据读取操作程序。见软件附录动液面控制抽油机智能控制系统技术特点:,技术内容,1)智能变频控制。具有变频控制功
13、能,通过采集现场数据分析抽油机运行工况,自动调整抽油机运行参数。见软件附录2)配置合理,具有很强的现场适应能力。3)具有多种类型的输入、输出信号;可直接接入两线制仪表;可检测冲次、电量参数等不同类型的信号,并可以控制电机启停。4)多种控制功能,实时控制抽油机控制器内部集成多种控制算法,对抽油机实现空抽控制、间抽控制、节能控制、负荷超限控制等控制功能。5)兼容性好,采用多种标准的通讯协议,支持标准的Modbus RTU、Modbus ASCII通信协议、TCP/IP MODBUS RTU通讯协议。,5)兼容性好,采用多种标准的通讯协议,支持标准的Modbus RTU、Modbus ASCII通信
14、协议、TCP/IP MODBUS RTU通讯协议。6)完备的供电、检测、操作、安装、防护设计,用户无须二次配置;外加保护箱,可很好地起到了防雨、防晒、防尘的作用。7)工业标准设计,适合于各种恶劣环境。8)内部器件均选用优秀的工业级产品;具有卓越的温度特性,可在恶劣环境下工作;使用温度可达-4070,存储温度达-5080。9)性能可靠,为用户提供了优质的保证。,与目前国内外同类产品比,本项目所用在线液面监测仪具有如下技术优势:1)采用专用的高灵敏度微音器及先进的信号处理技术,提高动液面测试的精度和测深范围(可达3000 米)。2)利用接箍波实时测量声速,使得动液面的测试结果可靠。3)灵活的测试方
15、式,可实现在线监测,测试间隔可根据客户需求进行设置。4)设计多种信号输出,包含RS-485、RS-232串行口,以太网口,模拟420mA接口,多种接口可以方便液位仪与不同的控制设备形成有机系统。,技术指标先进性,油井要保正产量,只能全天运转,产生大量的的浪费。采用定时开关的办法,即运转12个小时,停机12个小时,这样的办法虽然可以减少了电能的消耗,但同时也成比例的减少了油井的产量。同时这种方法需采油工人定时现场操作,工人的劳动强度较大。这样的情况造成平均一天之内有占五分之四多的时间,近20个小时的电能是被白白浪费掉的。按抽油机的功率5-22千瓦计算,一天的单台所浪费电能达到100-400度左右
16、,浪费的电费(按每度电6角)为60240元。结果导致了在油田生产中存在着一种“以电换油”的无奈之举,抽油机所开采的原油,基本上是用同等价值的电能换来的。,在以15KW抽油机统计数据分析,采用抽油机动液面智能控制系统抽油节电统计如下表所示。,对动液面控制抽油机智能控制系统的节电分析,按年均单井节省电费3万余元,平均吨油成本节省年均单台节省电费6万余元,平均吨油成本节省200余元。从上表分析,节电效果是非常可观的,新技术的应用可以大幅的降低每吨油所需的耗电成本。同时,由于抽油机运行时间少,对机器的磨损少,另一方面设备的耗材费用也相应降低。上述分析列出了单台的节电成本,对于拥有上万台抽油机的采油企业
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