一、引言

油田井口电气控制系统承担着抽油机启停控制、井口压力与温度调节、电机负载监控等关键功能，其运行状态直接决定采油作业的连续性与效率。油田井口多处于野外复杂环境，高温、高湿、粉尘及电网波动易导致电气元件老化、线路接触不良、传感器失效等故障：如变频控制器故障会导致抽油机停机，压力传感器失灵会引发井口超压风险。传统故障诊断依赖人工巡检与事后维修，不仅难以提前预警潜在故障，还因井口分散（单油田常超百口井）导致故障排查耗时长，每停机1小时平均减产0.8吨。随着油田数字化转型推进，优化井口电气控制系统故障诊断技术、建立采油效率保障机制，成为实现油田稳产增产的关键课题。

二、油田井口电气控制系统故障诊断现存问题

2.1故障特征提取不全面，早期预警能力弱

传统故障诊断依赖单一参数监测，无法全面捕捉故障特征，致早期故障漏判。仅监测基础电参数，未关注元件温度、振动、环境湿度等关键指标，如变频器模块过热故障易被漏判；传感器部署稀疏，无法覆盖关键部位，如井口阀门驱动电机线路老化故障难提前发现；数据采集频率低，难捕捉瞬时故障特征，导致预警滞后。

2.2诊断算法依赖经验，误判与漏判率高

故障诊断多采用“阈值对比法”，依赖固定阈值，未考虑工况变化，误判率高。如抽油机负载波动时易误判过载故障；未引入智能算法，难处理多参数耦合故障；缺乏故障案例库支撑，新故障类型只能现场排查，漏判率超20%。

2.3故障处置与采油联动不足，效率损失大

故障诊断与采油作业调度脱节，处置缺乏优先级，扩大采油效率损失。故障发生后仅简单报警，未划分处置优先级，维修人员到达偏远井口时间长，高产井停机损失大；无应急保障措施，故障停机后无备用系统切换，无法维持基础生产；故障修复后缺乏效率恢复评估，易因修复不彻底致采油效率持续偏低。

三、油田井口电气控制系统故障诊断技术优化

3.1多传感协同监测，全面提取故障特征

优化传感器部署与数据采集方案，实现故障特征全方位捕捉。单井口新增温度传感器（监测变频器、电机绕组温度）、振动传感器（监测电机轴承、阀门执行机构振动）、湿度传感器（监测控制柜内湿度），传感器总数增至8-10个，覆盖电气元件、线路、执行机构及环境；采用高频数据采集（每秒1次），通过边缘计算模块实时预处理数据，提取瞬时故障特征（如电流尖峰、电压波动）；建立“电参数-物理参数-环境参数”关联模型，如将电机电流与井口压力、抽油机负载关联分析，避免单一参数误判，早期故障捕捉率提升至90%以上。

3.2智能诊断算法优化，提升故障识别精度

引入“特征融合+深度学习”算法，替代传统阈值法，降低误判与漏判率。采用小波变换提取故障特征（如电流信号的高频分量变化），结合随机森林算法融合多参数特征，区分正常波动与故障信号，如准确识别抽油机负载波动与电机堵转故障的差异；构建基于LSTM的故障诊断模型，利用历史故障数据（超1000组）训练模型，实现故障类型自动分类（如变频器故障、传感器故障、线路故障），诊断准确率提升至95%以上；建立动态阈值调整机制，根据油井液面高度、电网电压等工况参数，实时调整电流、温度等参数的报警阈值，误判率降至5%以下。

3.3故障处置与采油联动，减少效率损失

构建“故障诊断-优先级调度-应急处置-效率恢复”联动机制，保障采油效率。开发故障优先级调度系统，根据井口日产油量（高产井优先）、故障影响（多井故障优先）自动排序，维修人员通过移动端APP接收最优处置顺序，响应时间缩短至30分钟内；为关键井口配置备用控制系统（如备用变频器、手动控制回路），故障时自动切换至备用系统，或通过远程控制开启手动应急模式，停机时间缩短至1小时以内；故障修复后，实时监测抽油机冲次、井口压力、日产油量等参数，通过PID算法调整控制参数（如优化抽油机启停周期），确保采油效率恢复至故障前98%以上。

四、采油效率保障效果分析

4.1故障处置效率提升，停机损失减少

优化后的故障诊断技术大幅缩短故障处置时间，减少采油损失。故障排查时间从传统4小时缩短至30分钟，维修响应时间从2小时缩短至30分钟，单次故障平均停机时间从6小时降至1.5小时，单井年减少停机时间超200小时，按每小时减产0.8吨计算，单井年增产160吨；故障误判率从15%降至5%，避免因误判导致的不必要停机，年减少无效停机损失超50吨/井。

4.2采油作业连续性增强，效率稳定

联动保障机制提升采油作业连续率，确保效率稳定。关键井口备用系统切换成功率达100%，故障时可维持基础采油（效率达正常水平70%），避免完全停机；动态控制参数调整使采油效率恢复速度提升，故障修复后平均2小时恢复至正常水平，较传统4小时缩短50%；油田整体采油作业连续率从优化前90%提升至98%，年整体增产超1000吨（按100口井规模计算）。

4.3运维成本降低，管理效率提升

智能诊断与联动机制降低运维成本，提升管理效率。减少人工巡检频次（从每日1次降至每周1次），单油田年节省巡检人工成本超10万元；故障精准定位减少备件浪费（如准确判断变频器模块故障，无需整体更换），备件成本降低20%；云端故障诊断平台实现多井口集中管理，管理人员可实时监控全油田井口电气系统状态，管理效率提升60%。

五、结论

油田井口电气控制系统故障诊断技术优化需通过“多传感监测全面捕特征、智能算法提升诊断精度、联动机制减少效率损失”，才能解决传统诊断滞后、误判、效率损失大的问题。实践表明，优化后的技术方案可使故障诊断准确率达95%以上，采油作业连续率提升至98%，单井年增产160吨。未来需进一步推动诊断技术与油田数字化平台融合（如接入油田SCADA系统），实现故障预测性维护，为油田采油效率持续提升提供更有力的技术支撑。

参考文献：

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