[發明專利]一種基于雙重步進法的數字抽油機智能控制方法與系統

有效

• 申請號: 202111350333.3
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114109313B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 呂紅強;周攀;鄭輯光;王希仁;江水云
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B41/00;E21B47/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種基于雙重步進法的數字抽油機智能控制方法，包括如下步驟：

步驟1，采集數字抽油機的抽油桿載荷和位移數據、抽油機電機運行電參數；

步驟2，根據所述抽油桿載荷和位移數據，計算出示功圖面積；

步驟3，基于S.G.吉布思波動方程，使用抽油桿載荷和位移數據求解泵載荷和泵位移，然后根據泵載荷和泵位移求解泵功圖面積；

步驟4，采用雙重步進法獲取抽油機最優沖次參數；

步驟5，基于得到的最優沖次參數，控制抽油機電機運行的頻率轉速，

其特征在于，所述步驟4中，采用雙重步進法獲取抽油機最優沖次參數的方法如下：

第一重調節：根據歷史存儲數據，人為設定調節沖次的上下限，并設定沖次的調節級數，根據設定的上下限以及調節級數，從最低沖次開始到最高沖次逐級對沖次進行運行，得到當前井況不同沖次運行下的地面示功圖以及泵功圖，然后根據選定的標準是示功圖還是泵功圖找出面積最大值對應的沖次，完成最優沖次的粗調，從而完成第一重的沖次調節；

第二重調節，依據第一重調節的粗調最優沖次，選定該粗調最優沖次的前一級沖次為第二重調節的沖次調節下限，選定該粗調最優沖次的后一級沖次為第二重調節的沖次調節上限，選擇第一重調節時設定的相同級數，運行第一重調節相同的步驟，找出更精細的當前最優沖次。

2.根據權利要求1所述基于雙重步進法的數字抽油機智能控制方法，其特征在于，所述步驟1中，所述抽油桿載荷和位移數據由安裝在驢頭上的載荷位移傳感器采集，所述抽油機電機運行電參數為抽油機電機運行的電流和電壓，由電參量傳感器采集。

3.根據權利要求1所述基于雙重步進法的數字抽油機智能控制方法，其特征在于，所述步驟2中，所述示功圖面積的計算方法為：

以抽油桿載荷為縱坐標，位移為橫坐標，繪制地面示功圖，所述地面示功圖是一個不規則的封閉圓形區域；

分別計算抽油桿載荷和位移的平均值，得到所述不規則的封閉圓形區域的中心點坐標，將地面示功圖的面積分為相鄰兩個點和中心點連接圍成的n個三角形面積之和，分別求得三角形的面積相加，得到地面示功圖面積，其中n為采集的抽油桿載荷和位移數據的組數。

4.一種基于雙重步進法的數字抽油機智能控制系統，其特征在于，包括：

載荷位移傳感器，安裝于抽油桿頂部，采集抽油桿載荷和位移數據；

電參量傳感器，嵌入在抽油機電機上，采集抽油機電機運行電參數；

工控機，接收所述抽油桿載荷和位移數據以及抽油機電機運行電參數；根據所述抽油桿載荷和位移數據，計算出示功圖面積；基于S.G.吉布思波動方程，使用抽油桿載荷和位移數據求解泵載荷和泵位移，然后根據泵載荷和泵位移求解泵功圖面積；采用雙重步進法獲取抽油機最優沖次參數；

DA模塊，對所述抽油機最優沖次參數進行DA轉換；

變頻器，根據DA轉換后的抽油機最優沖次參數，控制抽油機電機運行的頻率轉速

其中，采用雙重步進法獲取抽油機最優沖次參數的方法如下：

第一重調節：根據歷史存儲數據，人為設定調節沖次的上下限，并設定沖次的調節級數，根據設定的上下限以及調節級數，從最低沖次開始到最高沖次逐級對沖次進行運行，得到當前井況不同沖次運行下的地面示功圖以及泵功圖，然后根據選定的標準是示功圖還是泵功圖找出面積最大值對應的沖次，完成最優沖次的粗調，從而完成第一重的沖次調節；

第二重調節，依據第一重調節的粗調最優沖次，選定該粗調最優沖次的前一級沖次為第二重調節的沖次調節下限，選定該粗調最優沖次的后一級沖次為第二重調節的沖次調節上限，選擇第一重調節時設定的相同級數，運行第一重調節相同的步驟，找出更精細的當前最優沖次。

5.根據權利要求4所述基于雙重步進法的數字抽油機智能控制系統，其特征在于，所述數字抽油機為游梁式抽油機。

6.根據權利要求4所述基于雙重步進法的數字抽油機智能控制系統，其特征在于，所述工控機通過RTU模塊接收所述抽油桿載荷和位移數據以及抽油機電機運行電參數。