一種基于STM32的智能采油控制系統的設計與實現

1、引言

近年來隨著國內各個油田的生產井的持續開采進行，生產井到了開采的中后期普遍出現了產量低、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了雪崩式下跌，國內各大油企無法盈利甚至出現虧損，之前油田企業粗放式的管理與生產模式早已無法適應當前的國際石油環境。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不能根據實際地層供液能力進行相應的調整，當抽汲速率大于供液能力時會出現泵效低、甚至造成設備損耗。目前各個油田針對地層供液不足生產井根據經驗制定間抽生產制度，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，該控制系統根據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、動液面控制增產的機理分析

采油控制智能采油控制系統是針對游梁式抽油機建立的，它能夠實時采集動液面數據并將數據傳送至控制柜，控制柜中的控制器對接收到的動液面數據進行分析計算，再將處理得到下一步運行指令輸出到變頻器，變頻器隨著井內動液面高度的實時具體情況進行調整變化，從而實現高效采油、減少不必要的電能損耗。該系統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節。

動液面是油井生產穩定時，油套管環形空間的液面，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量和持續性的關鍵性因素。各個油田都是通過動液面決定泵深、計算井底流壓，根據它的變化制定某口井或者區塊的工作制度。抽油井通過液面的變化反映井底壓力的變化，其產量可表示為：

QL=JL（Hs-Hf）=JL（Lf-Ls）

式中QL—油井產液量，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—產液指數，m3/（d*m）。