[發明專利]一種潛油電泵模糊控制方法

有效

• 申請號: 201410412577.3
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104331001B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 田芳勇;陳傳東;宋衍;肖繼威;謝衛兵;董國強;石懋峘;羅代亮
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 趙敏

本發明公開了一種潛油電泵模糊控制方法，屬石油開采設備潛油電泵自動控制技術領域，包括以下步驟：（1）設定潛油電泵井的目標壓力值P2；（2）采集潛油電泵井的井底壓力值P1(t)；（3）確定潛油電泵井的實際運行頻率u(t)；（4）調整潛油電泵機組轉速n(t)；（5）在下一個采樣周期內，重復步驟（2）?（4）。利用井下壓力監測裝置對井底壓力實時動態監測，以可編程控制器為控制核心，采用模糊控制算法，根據井底壓力的變化對潛油電泵的轉速進行智能調控，從而保證供采協調，提高潛油電泵系統效率，避免潛油電泵頻繁啟停以及空抽，“死井”現象的發生。

技術領域

本發明涉及一種潛油電泵模糊控制方法，屬于石油開采設備潛油電泵自動控制技術領域。

背景技術

潛油電泵井生產過程中，必須保證油井的生產能力和泵的排量相匹配。泵的排量由轉速決定，如果潛油電泵在工頻全壓下工作，則轉速不變，排量固定，一旦油井的供液能力發生變化，就會導致供采失調，輕則使泵偏離合理高效區，造成系統效率低下，能源浪費嚴重，重則造成空抽、“死井”，為了解決這一問題，通常采用增加變頻器與井下監測裝置，利用變頻器調整轉速，利用井下監測裝置對井底壓力進行監測，其缺陷在于變頻器不具備自動調參功能，必須依賴人工根據井底壓力變化進行參數調整，實時性較差且存在較多的人為誤判。

模糊控制策略屬于智能控制的范疇，不依賴于被控對象精確的數學模型，適用于具有非線性、滯后性、強耦合的復雜控制對象。潛油電泵采油系統是一個非線性系統，受到井下溫度、壓力等多種不確定因素的影響，耦合性強，很難建立精確的數學模型，因此非常適合采用模糊控制策略對其進行控制，保證其良好運行。ZL200610155598.7公開了一種變頻調速節能的水泵模糊控制方法，分別利用PLC與模糊控制器對污水泵站的水位進行“粗調”和“細調”，選擇水位偏差和水位偏差變化率作為模糊控制器的輸入，選擇變頻器的輸出頻率作為模糊控制器的輸出變量，通過建立相應的模糊控制規則庫，使變頻器的頻率隨著水位的變化而變化，從而使泵站平穩運行于設定的目標水位，實現系統耗能最小和污水溢出污染最小的控制目標，也避免了機泵頻繁啟停情況的發生；申請號為201010209019.9的專利申請公開了基于模糊控制的排污水泵控制方法及裝置，由PLC處理平臺、本地操作面板、水位監測元件、水泵控制元件組成，該裝置以PLC為核心，采用模糊控制，以污水泵坑水位偏差及水位偏差的變化率作為輸入變量，以水泵的速度為輸出變量，通過建立相應的模糊控制規則庫，使裝置處于自動起停及變速排污水泵，以保證污水泵坑不出現溢污水現象，免除生產車間二次被污染的可能。

以上兩種專利公開的模糊控制專門為地面排污水泵而設計，控制參數為液位偏差和液位偏差變化率，控制目標是使泵站平穩運行于設定的目標水位，而潛油電泵系統工作在井下兩三千米深處，系統具有高溫高壓以及強耦合的特性，油井的液位難以實時測量，因此這兩種方法無法應用于深井下的潛油電泵采油。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的油井液位難以實時測量，從而難以對潛油電泵轉速進行智能調控的缺陷，進而提供一種根據井底壓力變化對潛油電泵轉速進行智能調控的潛油電泵模糊控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種潛油電泵模糊控制方法，利用井下壓力監測裝置對井底壓力值進行實時監測，模糊控制器實時采集井底壓力值，并與人機界面設定的目標壓力值作比較，通過模糊算法計算出實際運行頻率，并傳送給變頻驅動單元，從而對潛油電泵機組的轉速進行調整，使潛油電泵的排量能夠根據井底壓力值的變化自動調控，方法實現框圖如附圖1所示，包括以下步驟：

1、設定潛油電泵井的目標壓力值P2：根據潛油電泵井的設計產量和該井由測井資料繪制的油井流入動態曲線，可得該井設計產量下的井底流壓值，在人機界面的觸摸屏中將該值設定為目標壓力值P2，傳送并存儲在模糊控制器的CPU模塊內；