[發明專利]一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法

無效

• 申請號: 201110206742.6
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102306341A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 周封;郝婷;王晨光;劉健;王丙全;唐樹斌;于長勝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學;周封
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，尤其是針對井況、抽油機、節能電機及節能控制系統的優化匹配的系統節能及其評價方法，屬于油田節能領域。

背景技術

近年來，各科研院所、抽油機及輔助設備的制造廠家針對油田開發的現狀，以節能降耗為目的，在抽油機結構原理、電動機動力特性和電控技術等方面開展了大量的研究。隨著節能設備在油田的推廣與使用，實踐發現，由于抽油機井的工況和節能產品的節能原理不同，其節能效果差異很大。為此國內油田于1999年開始，在模擬試驗井上開展對抽油機及配套產品單項節電效果評價，共評價多次上百種產品。但在同一口抽油機井上是否應用的節能產品越多節能效果越好，多種節能產品同時應用能否獲得線性疊加的效果及各種節能產品該如何配置才能取得最佳的經濟效益一直沒有定論。

通過在油田多年的現場實踐，發現不同的井下工況、不同的抽油機、不同的電機組合成抽油系統后，其節能效果并非簡單的疊加，甚至節能抽油機與節能電機組合反而費能；同一種電機在不同的油井節能效果大不相同，同一口井不同的節能電機節能效果也不同，井況、抽油機及節能電機存在復雜而精細的匹配關系，只有研究清楚這種關系，才能達到總體節能效果最佳的目的。因此，井下工況、抽油機、電機三者之間存在的緊密影響的動力耦合聯系，尋找出三者之間相互影響的規律，準確描述和仿真運行時的工作情況，是解決這一問題的關鍵。

從檢索到的文獻與專利上看，國內外對抽油系統優化匹配和仿真尚無全面系統的研究，無法形成完整的評價體系和匹配節能仿真方法，難以應用到實際中。而對不同井況(抽油桿)、抽油機、電機以及控制系統之間復雜的耦合動力關系的準確仿真及其方法，以及據此指導抽油機和電機的選配、進行新型專用節能電機的設計、智能節能控制系統的研制等，將成為未來該領域的研究及發展趨勢。石油行業是耗電大戶，是推廣“抽油機系統節能”的重點行業，因此本發明符合國家節能、減排政策，符合國家經濟建設的要求。

發明內容

針對現有技術的缺點與不足，本發明提出一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法。采用計及振動和摩擦載荷，建立井口懸點載荷的精確數學模型，建立常用抽油機與電機的動力數學模型，形成整個抽油系統的耦合變速動力模型。建立現場抽油機參數數據庫，以及不同節能產品的原理參數數據庫。在實施節能措施時，針對每一口井的具體參數，在相同井況、相同的產量下，以日耗電量最低為目標，在節能抽油機與節能產品的多種匹配關系中，計算出一組最節能的匹配關系；并進行多種節能原理的疊加計算分析，考慮經濟性指標，最終提出該井的最佳節能方案。所述技術方案如下：

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，所述方法包括抽油系統的耦合變速動力模型，各種抽油機型號的參數數據庫，以及不同節能產品的原理參數數據庫，通過將每口井的不同井況帶入抽油系統的耦合變速動力模型，與不同的節能產品進行組合計算，來進行節能與評估方案的實施。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，所述的抽油系統的耦合變速動力模型是由計及振動和摩擦載荷后的井口懸點載荷的數學模型、抽油機的動力數學模型以及電機的動力數學模型耦合而成，同時考慮異步電機滑差引起的微小速度變化。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，所述的抽油機型號的參數數據庫和不同節能產品的原理參數數據庫，采用的是開放式結構，可根據參數變化進行更新，也可追加新的型號和結構參數。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，實施節能措施時，需要針對具體的某一口井，先把其井況和抽油機參數輸入抽油系統的耦合變速動力模型，然后在相同井況、相同的產量下，以日耗電量最低為目標，計算出抽油機與節能產品的多種匹配關系的節能效果。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，抽油機與節能產品的匹配計算可以進行多種原理的疊加分析，并根據總體成本與合成節能效果的關系，考慮經濟性指標。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，在具體的油井確定后，井況參數確定，可利用數據庫中的抽油機型號和電機型號，進行該井的節能優化匹配分析，為抽油機、電機和節能控制系統的選配、評估提供依據。

本發明的一種抽油機與電機優化匹配的系統節能及評價方法，其特征在于，所述的系統可用于對批量已投產的油井分別進行計算分析，以對油井節能狀況進行效能評估，或對不同節能產品進行適用性評估。