技术深耕|抽油机智能化优化核心突破,解锁产能与能耗的协同密码
在油田生产数字化转型的浪潮中,抽油机作为核心生产设备,其运行效率直接决定了油田产能与经济效益。近日,一场聚焦抽油机智能化优化的技术分享会顺利召开,龙鼎源技术总监结合科威特、重庆等项目的实践经验,深度拆解了抽油机智能化优化方案、能耗评估、故障预警及AI应用等核心议题,为行业技术升级提供了清晰路径与实操指南。
核心突破:抽油机智能化优化,破解产能与能耗的博弈难题
抽油机运行的核心痛点的在于:提升产能与降低能耗之间存在天然博弈,如何在多约束条件下实现二者的协同优化,成为行业突破的关键。本次会议提出的智能化优化方案,围绕“精准调控、风险预警”两大核心,给出了可落地的技术路径。
1. 频率寻优:找准“最大产能边界”,拒绝盲目提频
传统抽油机频率调整多依赖经验,易出现“提频不增产”“高耗低产”的困境。本次分享提出一种基于“最大产能边界频率点”的寻优算法,打破了经验依赖的局限:
算法以35Hz为初始频率,通过实时分析地面施工图的饱满度动态调整频率——当检测到施工图右下角缺失(即“踩空”现象)时,便精准定位到该井的最大产能频率点。这种动态调整方式,既避免了油层压力不足时盲目提频导致的能耗浪费,又能最大化挖掘油井产能,实现了“产能最大化”与“能耗合理化”的初步平衡。
值得注意的是,抽油系统存在明显的滞后性,频率调整后需数小时才能反映真实效果,因此未采用“从低频到高频全范围扫描”的策略,而是以35Hz为中间锚点逐步优化,在系统响应延迟与调节效率之间找到了最优平衡点。
2. 防“业绩”预警:精准捕捉机械损伤风险
抽油机运行中的“业绩”工况(即抽油杆撞击液面产生的冲击应力),易造成机械损伤,影响设备使用寿命。会议提出的预警方案,通过对比上下冲程载荷卸载段的斜率,实现风险的精准预判:
算法选取下冲程靠近卸载点的局部窗口,用最小二乘法拟合曲线并计算斜率,再与同一周期内该位置的正常斜率进行对比,若斜率显著降低则立即触发预警。同时,方案优先采用“当前施工图上中层斜率作为对比标准”,更适应井况动态变化,避免了长期运行中基准斜率失效的问题,进一步提升了预警的可靠性。
经济性升级:以“吨液百米耗电量”为核心,实现全周期效益最优
油田生产的终极目标是实现经济效益最大化,而传统能耗评估方式难以兼顾耗电量、产量与井深的关联,导致优化方向偏离。本次会议引入“吨液百米耗电量”这一核心指标,为能耗评估提供了更客观、更精准的标准。
该指标将耗电量与产量、井深直接关联,能清晰反映不同运行策略的经济效益——打破了“最大产能点即最优经济点”的认知误区。实践中,需结合市场环境(如油价高低),综合权衡产能与能耗,在“增产”与“节能”之间找到最优平衡点,实现油井全生命周期的效益最大化。这一思路与江汉油田能源管控平台的实践不谋而合,该平台通过实时监测能耗指标,已实现低效油井精准治理,大幅降低了运营成本。
AI赋能与技术反思:脚踏实地,探索故障识别新路径
随着AI技术在工业领域的普及,抽油机故障识别的智能化升级成为行业热点。但会议也明确指出了当前行业面临的现实挑战:目前缺乏针对杆断脱、泵卡阻等各类故障的特征数据和可靠模型,导致故障识别难度大、准确率低。
关于AI的应用,专家给出了理性判断:当前大模型存在实时性差、可靠性存疑的问题,更适合用于事后报告生成等非实时场景;更可行的路径是“先积累、后优化”——先收集大量带有标签的故障历史数据,再基于这些数据训练专用的轻量化模型,逐步实现故障的精准预测与预警。这一观点也契合了油田设备监测的实际需求,边缘计算与AI结合的模式已在油田故障监测中展现出优势,其低延迟、高可靠的特点,能有效解决大模型实时性不足的问题。
行业视角:国内外差异与技术选型,拒绝“噱头”重实效
分享中,龙鼎源技术总监结合国内外项目经验,重点剖析了国内外技术应用的差异:国外White Ford代理采用的边缘AI技术,能在自喷井全生命周期维持较高产量,尤其适用于井压下降的末期阶段,其技术方案以吉布斯经典理论为支撑,从施工图的载荷-位移闭合曲线分析来看,具备扎实的理论基础。
国内方面,长庆与大庆两派的技术方案各具特色:长庆采用云边协同模式,仅采集位移和载荷数据,核心算法放在云端处理;大庆则直接用电参数据推算工况,减少了现场设备维护成本,但对算法精度提出了更高要求。值得警惕的是,当前部分国内所谓的“自主核心算法”存在噱头成分,尤其是通过电参推算位移载荷的方法,实际误差极大,免安装维护的卖点难以落地,反映出行业存在的技术空心化问题。
针对井下工况监测的难点,专家也给出了技术解读:地面施工图只能间接反映井下工况,由于一两千米的弹性井杆系统在力传导过程中存在阻力,井下实际曲线与地面观测存在偏差。吉布斯波动方程通过偏微分方程和傅里叶变换,能将时间域的瞬时位移转换到频率域求解,可精准还原井下泵工况图,但阻力系数标定仍是最大难点,目前行业内多依赖历史数据模板解决,存在一定的经验局限性。
总结:以技术务实,破局抽油机智能化困境
本次技术分享会,不仅带来了抽油机智能化优化的具体方案,更传递了“务实创新、拒绝噱头”的技术理念。从频率寻优、能耗评估到故障预警,每一项技术都紧扣现场需求;从国内外技术对比到AI应用反思,每一次探讨都立足行业实际。
在油田数字化、智能化转型的道路上,唯有以扎实的理论为支撑,以现场实践为导向,积累数据、优化算法、打磨方案,才能真正破解抽油机产能与能耗的博弈难题,推动油田生产向更高效、更节能、更智能的方向发展。
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