游梁式抽油機，俗稱磕頭機（如圖1），主要通過馬達驅(qū)動連桿機構(gòu)，以驢頭帶動抽油桿上下往復(fù)運動，來驅(qū)動地下的抽油泵帶動活塞，將油井中的原油抽至儲油箱？念^機因為架構(gòu)簡單、操作方便，普遍應(yīng)用于油田采油作業(yè)。然而，傳統(tǒng)磕頭機的馬達是在固定頻率與轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，容易造成效率低、能耗大、機械磨損嚴重等問題。隨著科技的進步和節(jié)能環(huán)保理念深入人心，如何提高抽油機采油效率，同時降低能耗及生產(chǎn)成本，成為油田在石油生產(chǎn)中關(guān)注的重要課題。
圖1 游梁式抽油機結(jié)構(gòu)示意圖
針對游梁式抽油機在采油過程中存在的問題，以“環(huán)保 節(jié)能 愛地球”為經(jīng)營使命的臺達，運用自身的工業(yè)自動化和節(jié)能技術(shù)，推出了游梁式抽油機自動化解決方案。方案有效整合了臺達人機界面、PLC、變頻器、工業(yè)級以太網(wǎng)絡(luò)交換器、SCADA工業(yè)組態(tài)軟件等工業(yè)自動化產(chǎn)品，建構(gòu)一套兼具節(jié)能和遠程監(jiān)控的自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。日前，該方案已經(jīng)成功應(yīng)用于某大型油田，并取得顯著效果。
圖2 臺達游梁式抽油機自動化解決方案架構(gòu)圖
方案通過臺達PLC DVP系列，控制交流馬達變頻器C2000系列的啟停和運轉(zhuǎn)頻率，以調(diào)節(jié)抽油桿上下沖程抽油的頻率與時間，抽油桿上的負載傳感器再將實際壓強反饋到控制器，從而使磕頭機的運作能搭配抽油桿負荷，保證每次上下沖程的循環(huán)都能抽到油，減少低效甚至無效抽取動作。運用這樣的系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合油井抽油狀態(tài)的回饋，讓變頻器自動調(diào)節(jié)抽油機馬達轉(zhuǎn)速，從而提高抽油機運行效率，實現(xiàn)油井節(jié)電率達20%以上，有效降低了電費開支。
同時， DVP系列也可將變頻器的狀態(tài)(包括運行數(shù)據(jù)、電流等），通過臺達工業(yè)級以太網(wǎng)絡(luò)交換器DVS系列遠程傳輸?shù)饺藱C界面和SCADA工業(yè)組態(tài)軟件DIAView系列，進行整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控。操作人員可在遠程控制室進行監(jiān)控，節(jié)省定時到油井采油現(xiàn)場對機械或驅(qū)動器參數(shù)進行微調(diào)的時間。若發(fā)生故障，也可及時發(fā)現(xiàn)問題，快速進行維護，降低停機時間。
臺達的游梁式抽油機自動化解決方案為客戶提供穩(wěn)定的系統(tǒng)監(jiān)控和管理功能，以及高效自動化控制功能，解決了油田磕頭機工作效率低及磨損嚴重、能耗高、無法遠程集中管理等的問題，并節(jié)省整體系統(tǒng)建構(gòu)成本，確保了油田高質(zhì)量、高效率的采油和系統(tǒng)穩(wěn)定運行。