加拿大油田用自动化和监控技术提高螺杆泵性能。文中介绍了一种控制螺杆泵井的新方法，即楔形流量计流动技术和微机控制相结合的方法可以满足使用要求。

　　泵降损与性能提升

　　在获取所需采液的同时延长泵寿命需要解决泵供液不足和定子损坏问题。在加拿大油田井上，技术专家和操作工人用自动化技术与专用的的网络系统(装有一台反馈实时数据的监控和数据采集(SCADA)主机)相结的办法解决了井控问题。

　　螺杆泵应用已得到世界油气工业的认可，但关泵时可能出现定子磨损，通常需操作工人通常手动调整泵速以保持泵上方有足够存液。随着流体测量技术的发展，操作者已经可在不损坏泵的条件下从井筒采出全部所需液量。采用自动化技术和监控、数据采集(SCADA)系统可监测数据变化，找到并升级更多的控制算法。使用螺杆泵控制器理论可以达到2个主要目的。一是减少过早的泵故障。如最常见的关泵引起定子损坏。此时可视为无液量进入泵。因定子无润滑导致极高温度，最终泵内橡胶老化碎裂，泵口堵塞。

　　二是实现井的自动优化。手动选择的液面只是取样时泵内液量的显示，地面和抽油杆的噪音也可使其浮动;异常井况和非标准配置也对其有影响。反复记录调整极耗时，也不能足以说明流入量的变化原因。井的优化不仅能解决上述问题，还会增加原油产量。在保持液面与泵液面相同或接近时，能达到最低的井底压力，保证最大的流入量。如果泵超载，该系统可从停机状态快速回复。

　　控制理论的发展和算法

　　螺杆泵控制器基于产量控制算法在不关泵时优化井产量。当液量足够多，产量和泵速呈线性关系。螺杆泵控制器按所选的不同档位提高泵速，分别测量产量，确定速度与产量的关系。

　　螺杆泵控制器在设定的初速度周期运行。假定150转/分(rev/min)，在这个设定周期内，井产量将渐趋稳定。我们将时间设定为3分钟。之后控制器进入取样周期，并测量井产量和确定流量，取样时间设为3分钟。一段时期的流量即为该时段内的日产液桶数。使泵从硬设定的最低速度加速到预设最高速度，然后返回稳定周期。

　　此后，如果实现最低产量增加要求，即达到预定目标，算法则用于确定流量。我们将最低增产定为5%，当大于此数值，泵速则与之前产量同比增长，但仍介于最小和最大值和硬设定的最低变速范围内。该过程重复，直到满足不了最低增量需求，达到了最大允许泵速。这时，泵速降至最大和最小速度递减窗口之间的取值，即试验的预定值。

　　井速下降使各指标重回设定和取样周期。如果产量未达到最低要求，在采用进一步措施前，可现尝试连续加速试验。在连续加速3次后，如果仍未达到最低产量，泵加速到硬设定的最低速度，再次回到设定和取样周期;反之，泵继续加速，产量得到验证。但如果最低产量条件未达到，泵将再次斜线下降，该程序继续。

　　螺杆泵控制器的第二个控制算法如下：

　　光杆扭矩值可从电动变速驱动器模拟输出或从液压泵对液压马达的液压读数获得，用于保护抽油杆和泵设备的。编程选项中设置了2个用于扭矩的违规，即超常的关井和慢运行。将现在的扭矩和规定的限定值相比较，以判别是否停泵或无液量——这会引起定子和橡胶之间的摩擦，增加扭矩。扭矩是每秒进行监测的，一旦违规，螺杆泵控制器将根据额定扭矩限定值对其减速或连续减速，直至达到最低的运行速度。在这种情况下，螺杆泵控制器无论是在关泵时，还是在违规的最低运行速度的下均可工作。严重的扭矩违规用于在高扭矩状态下转为关井和最低运行速度。现存扭矩要和额定限定值相比较。这是一个瞬时功能，通过功能的选择使其达到最低运行速度或关井。

　　实时流量可从楔形流量计或其它流量测量装置获得。编程选项中同样有2个用于流量的违规设置。限定的最低产量是允许的最低额定液量，通过将其与取样周期产量比较确定无液量和干泵情况。这一特征有助于发现(分辨率)产量报告中的问题。在违规情况发生时，螺杆泵控制器按额定值降低马达速度。因此，螺杆泵控制器在停泵和最低运行速度条件下均可工作。

　　规定了限定的最低泵效，就是使泵能够运行的最低泵效。对比取样周期的产量以确定最低泵效。在违规泵效发生时，螺杆泵控制器根据额定值降低马达速度，确保在停泵和最低运行速度条件下均可工作。

　　在一个或多个设定点限制违规时第二种控制算法会降低泵速。如果被监控变量始终处于报警状态，当达到设定的最小速度时PCP控制器将停泵以防止损坏。

　　随着最初产量控制算法被证明，流量计是整个系统的关键部件也被大家认可。尽管其准确性不很明显，但其可重复性是至关重要的。多种形式的流量计已在试制。但无论如何，在测量井口流量时，楔形流量计是最可靠的。和这种流量计生产者接触后了解到，该装置进行了很多改进，是广大用户的最好选择。

　　在井上，自动化技术和一个集成有专用监控的数据采集(SCADA)主机相结合，实时反馈数据，实现了对问题诊断和应井况处理的快速反应。SCADA主机可使作业人员在矿场条件发生变化时做出决定。如果对井优化，也根据允许的最大的泵速和现在速度之间的差别迅速处理。自动化技术避免了因矿场条件改变而引起的泵损坏。这表明，由于延长了检泵期，在增产和增加泵的使用寿命方面取得了重大的成果，节约油田作业成本和时间。

　　监控系统可根据用户意见可进行新算法的开发，以便处理开采高含砂井的问题。利用地面辅助设备，该技术可出色完成出砂井清洗的无人作业。