为满足供液不足，实现油井供采平 衡、节能增产、建立供采平衡系统智 能拓朴结构、智能控制方式，形成以 油井实测示功图的面积值与标准值进行 校对为核心的智能供采平衡闭环控制技 术显得十分重要。该技术运用远程控制 抽油机变频调速系统，合理控制电机转 速，实现油井冲次的自调节，实现采 油过程连续、渐变、准确的控制，在现 场 30 余口油井应用中，泵效平均提高 15.18%，平均节电 13.91%，平均日增 油 1.16 吨， 具有广阔的推广应用价值。
 
智能供采平衡闭环控制技术
 
在机械采油设备中，游梁抽油机占 主导地位，但需要配备大容量变压器和 大功率电动机才能保证其可靠启动。现 场抽油机井工作参数优化常常凭经验， 泵径、泵深选择随意性大，造成油井供 采不平衡问题的发生。1993 年业内专 家赵来军等人最早提出抽油机变频控制 技术后，诸多学者对其进行了发展和完 善，现已实现抽油机上、下冲程间的平 衡过渡，达到了抽油系统与油井供液系 统的动态平衡，但未能根据油井的供液 能力，实时调整其工作参数。
 
近年来，尝试使用的双速电机、减 速皮带轮及其它抽油机节能设备也只能 将冲次降至2次， 起到一定的节能作用， 仍无法实现油井真正的供采平衡。随着 国内许多学者提出的油井智能化开采技 术在油田的成功应用，油田完善的自动 化应用系统为实现抽油机井供采协调提 供了技术支持，对供液不足的油井，通 过自动化油井的示功图， 实时监测数据， 自动换算示功图的面积值与标准值并进 行校对，运用远程控制抽油机变频调速 系统，合理控制电机转速，实现油井冲 次的自调节，提高油井供液能力与采液 能力的适应度，进而提高了泵效和抽取 效率，减少电机功率，实现节能增产目 的，现场试验也取得较好的验证。
  供采平衡系统 智能拓朴结构及应用
 
油井供采平衡是一个以自动化闭环 控制技术为基础，集物联网远程遥测、 变频调速、示功图诊断分析等技术的综 合应用，如图 1 所示。供采平衡系统智能拓朴控制原理： 油井即是控制对象；无线示功图测试 仪包括位移传感器、载荷传感器；示 功图对比系统将测试的示功图加以处 理；认知系统包括控制柜中的单片机或 PLC，用于接受和储存知识、经验和数 据，进行分析、推理，做出行动决策， 传送至变频控制系统；服务器、用户系 统既要建立人机之间的联系，又要建立 图 1 油井供采平衡智能拓朴结构 图 2 智能拓朴控制原理 系统各模块之间的联系；冲次调整执行 器是整个系统的核心，根据实测示功图 与标准示功图对比，进行自动搜索、推 理决策、动作规划，形成具体的控制 功能。依据智能拓朴控制原理，将 PID 闭环控制系统结合油井实际情况来完 成，如图 2 所示。
 
系统现场实际应用过程如下：首 先，测出供液不足的油井的动液面后， 关井等液面恢复，间隔 8 小时，监测 一次静液面，当沉没度大于 300 时， 开启油井，采集油井示功图作为标准示 功图。其次，确定油井的最高、最低冲 次的数值。最后，设定油井最佳的工作 制度阙值。油井正常启抽后，安装在 井口的无线示功图测试仪每间隔 10 分钟，自动采集 1 次示功图，通过无法信号传输至控制器，自动换算示功图的面积值与标准值进行校对，运用远程控制抽油机变频调速系统，合理控制电机转速，实现油井冲次的自调节。自 2014 年开始，在 30 余口供液不足油井上应用智能供采平衡闭环控制技术，泵效平均提高 15.18%，平均节电13.91%，平均日增油 1.16 吨。
 
以赵 41-53X 井为例。人工井底1,875.02 m，油层顶 1,761.6 m，泵径 × 泵 深 为 φ38mm×1,695.57m，工作制度 5×2.7 次，示功图显示功液不足，2015 年 6 月 5 日实施油井供采平衡技术，工作制度实现 5×2.2 次，示功图显示功图较为饱满，日增油 1.2吨，日均节电 15.98%。智能供采平衡闭环控制技术实现了采油过程连续、渐变、准确控制，提高了油井泵效和工作效率， 减少了电机功率， 实现节能增产，具有良好的推广应用价值。