3月7日,在华北油田二连分公司阿尔作业区中控室,实时传回的动态生产参数,让员工惊喜不已:15口油井应用“抽油机井智能控制采油技术”后,如同有了“智能手”,冲次按需调节,供产自动协调,节能增油效果凸显。尤其是阿尔3-195、3-208等4口井,月节电超过上万千瓦时,系统效率提高12个百分点。

  2015年以来,“抽油机智能管控采油技术”在华北油田164口井应用,累计节电近500万千瓦时,增油超8200吨,平均系统效率提高3.7个百分点,有效地推动了油田稳健发展。

  破题解困 提高抽油机井效率

  近年来,华北油田不断加强科技自主创新能力,为破解发展难题、提升综合竞争力、实现提质增效提供强有力的技术支撑。

  一项调查资料显示:华北油田的4400多口油井,普遍存在抽油机井产液不足、泵效偏低等影响生产的问题。如何解决这些难题,成为提高油井生产效率和效益的关键。

  为此,2013年年初,确立了为期3年的“华北油田抽油机井生产时效分析闭环设计技术研究”中长期重大专项课题,将针对抽油机井产液波动、低产低效等问题,自主创新一项应用软硬件结合的工艺技术,进一步提高系统效率、改善抽油机井举升系统工况、延长抽油机井举升系统有效工作寿命。

  经过半年多攻关,由公司采油工程研究院10余名技术骨干组成的研发团队,研制出的“大闭环控制技术”,在已安装了智慧油田组件、实现了数据远程采集的华北采油三厂肃宁和河间工区65口井应用,单井日节电约10%。

  但在实施过程中,技术人员发现这项技术存在“过于依赖网络,一旦网络覆盖不到,系统就不能及时进行反馈且无法完成作业、人工调参不及时”等问题。为此,技术人员提出“将大闭环改为小闭环”的想法,以求解决问题。

  个性设计 按需输出匹配动能

  谈及“抽油机井智能控制采油技术”研发过程,技术研发团队项目长张胜利有感而发:“每项技术的研发都需要在实践中不断修正、改进、完善,方能革弊出新,提升效率效益。闭环柔性控制技术也是这样。”

  2014年,针对“大闭环控制技术”在生产应用后暴露的问题,研发团队本着“个性化设计,智能与技术有机融合”的原则,优选冲次高于3.5、泵效低于35%、井下无漏失的近1500口油井,进行研究和现场试验。

  经过一年多艰苦攻关,“柔性闭环——抽油机井智能排采技术”在华北采油三厂、一厂111口油井现场应用,增油超6500吨,获得经济效益2600多万元。其中,西柳10-47井效果明显,单井日综合节电率24%,系统效率提高8.6个百分点。

  为研发这项技术,2014年技术人员针对大闭环控制技术暴露的问题,研究开发小闭环控制技术。他们将研究目标放在未安装智慧油田组件的边零抽油机井,并将闭环控制器直接与工控RTU(实现现场信号、工业设备的监测和控制的远程终端控制系统)进行通信融合,再经过多轮精细计算,预设工况目标值,实现了一对一自动调参管理模式,有效避免了“大闭环控制技术”依赖网络、“一对多”针对性不强的问题。

  但是,“小闭环技术”也并非完美,作业时最多只能降频至30赫兹,否则可能出现电机发热、电机故障等问题。于是,再次进行以“智能、按需输出、均衡匹配”为理念的柔性小闭环控制技术攻关。

  公司采研院采油室主任金学锋介绍,大闭环与小闭环是无论需求多少,都进行定量强制输出,单井日耗电超300千瓦时。而柔性输出是根据需求进行实时调整输出,可以对单周期内功率变化进行智能分析,通过改变转速来控制功率,实现削峰填谷,减少机器运行能耗。因此,小闭环柔性技术被称为“智能手”,不仅有效避免了系统失效的问题,而且可降低20%的设备成本。

  植入“智脑” 优选最佳质效双提

  互联网时代,将技术工艺与人工智能深度融合,如同为技术工艺装上了“智能脑”,通过专业算法模块科学计算,做出优化决策,主动优选最佳目标,调整到最佳工作状态,实现质效双提。这一想法,正在“抽油机井智能控制采油技术”逐步付诸实践。

  2016年,公司采研院技术攻关团队,就“抽油机井智能控制采油技术”在转化为生产力、形成成熟产品过程中所遇到的技术问题再次进行改进完善,整合核心控制模块,建立统一远程控制平台,并进一步结合人工智能技术的发展,提高控制技术的智能化程度。

  在华北采油三厂饶阳作业区中控室,员工只要对已应用“抽油机井智能控制采油技术”的油井,定时浏览已预设目标值的产量波动曲线即可。因为这项技术可按预定值自动调整油井运行所需生产参数,实现了最低能耗下平稳运行。

  张胜利告诉记者,基于手机平台的示功图测试、产量计量、工况诊断技术而开发的新模块,将逐步升级换代抽油机井智能控制采油技术。目前,他们已经完成实验,不久将投入到生产实际中。

  今年,根据每口油井控制器的设置参数不同,采研院技术人员开始对小闭环柔性技术加入机器学习的算法,使智能化程度进一步提升。

  机器学习算法优势是,不再有预设值,机器可自动寻找最优目标,动态锁定最合适冲次。还可以有效地降低曲线峰值,减少运行能耗,降低人工成本。技术人员介绍,“抽油机井智能控制采油技术”投资回收期均小于两年,已实施油井的内部收益率远远大于12%,应用前景广阔,效益可观。

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