[發(fā)明專利]一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111350333.3
• 申請(qǐng)日: 2021-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114109313B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂紅強(qiáng);周攀;鄭輯光;王希仁;江水云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/00
• 分類號(hào): E21B43/00;E21B41/00;E21B47/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發(fā)明為一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制方法，采集數(shù)字抽油機(jī)的抽油桿載荷和位移數(shù)據(jù)、抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行電參數(shù)，計(jì)算出示功圖面積和泵功圖面積；采用雙重步進(jìn)法獲取抽油機(jī)最優(yōu)沖次參數(shù)；基于得到的最優(yōu)沖次參數(shù)，控制抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行的頻率轉(zhuǎn)速。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠改善傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)數(shù)據(jù)測(cè)量困難，采油效率不高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抽油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及游梁式抽油機(jī)的智能控制，特別涉及一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

有桿抽油是世界石油工業(yè)的傳統(tǒng)采油方式之一，現(xiàn)有的游梁式抽油機(jī)控制系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是不能自動(dòng)進(jìn)行沖次調(diào)節(jié)，沖次的調(diào)節(jié)往往根據(jù)油井工人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)為設(shè)定，這會(huì)造成所控制的抽油機(jī)的抽油能力或高于或低于油井的產(chǎn)油量，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)變化的井況的要求，當(dāng)抽油機(jī)的沖次過(guò)快時(shí)會(huì)造成抽油能力高于油井的產(chǎn)油量，損傷抽油機(jī)的同時(shí)浪費(fèi)電能，如果設(shè)定的沖次過(guò)低則會(huì)降低油井的產(chǎn)量；二是不能有效存儲(chǔ)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并實(shí)現(xiàn)可視化；三是不能有效對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行精確定位。目前的有桿抽油機(jī)普遍存在著數(shù)據(jù)測(cè)量困難、智能化程度不高、能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)，以期達(dá)到發(fā)揮游梁式抽油機(jī)可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)游梁式抽油機(jī)所不具備的節(jié)能高效、智能控制、數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制方法，包括如下步驟：

步驟1，采集數(shù)字抽油機(jī)的抽油桿載荷和位移數(shù)據(jù)、抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行電參數(shù)；

步驟2，根據(jù)所述抽油桿載荷和位移數(shù)據(jù)，計(jì)算出示功圖面積；

步驟3，基于S.G.吉布思波動(dòng)方程，使用抽油桿載荷和位移數(shù)據(jù)求解泵載荷和泵位移，然后根據(jù)泵載荷和泵位移求解泵功圖面積；

步驟4，采用雙重步進(jìn)法獲取抽油機(jī)最優(yōu)沖次參數(shù)；

步驟5，基于得到的最優(yōu)沖次參數(shù)，控制抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行的頻率轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述步驟1中，所述抽油桿載荷和位移數(shù)據(jù)由安裝在驢頭上的載荷位移傳感器采集，所述抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行電參數(shù)為抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行的電流和電壓，由電參量傳感器采集。

優(yōu)選地，所述步驟2中，所述示功圖面積的計(jì)算方法為：

以抽油桿載荷為縱坐標(biāo)，位移為橫坐標(biāo)，繪制地面示功圖，所述地面示功圖是一個(gè)不規(guī)則的封閉圓形區(qū)域；

分別計(jì)算抽油桿載荷和位移的平均值，得到所述不規(guī)則的封閉圓形區(qū)域的中心點(diǎn)坐標(biāo)，將地面示功圖的面積分為相鄰兩個(gè)點(diǎn)和中心點(diǎn)連接圍成的n個(gè)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(shù)據(jù)的組數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟4中，采用雙重步進(jìn)法獲取抽油機(jī)最優(yōu)沖次參數(shù)的方法如下：

第一重調(diào)節(jié)：根據(jù)歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，人為設(shè)定調(diào)節(jié)沖次的上下限，并設(shè)定沖次的調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)，根據(jù)設(shè)定的上下限以及調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)，從最低沖次開(kāi)始到最高沖次逐級(jí)對(duì)沖次進(jìn)行運(yùn)行，得到當(dāng)前井況不同沖次運(yùn)行下的地面示功圖以及泵功圖，然后根據(jù)選定的標(biāo)準(zhǔn)是示功圖還是泵功圖找出面積最大值對(duì)應(yīng)的沖次，完成最優(yōu)沖次的粗調(diào)，從而完成第一重的沖次調(diào)節(jié)；

第二重調(diào)節(jié)，依據(jù)第一重調(diào)節(jié)的粗調(diào)最優(yōu)沖次，選定該粗調(diào)最優(yōu)沖次的前一級(jí)沖次為第二重調(diào)節(jié)的沖次調(diào)節(jié)下限，選定該粗調(diào)最優(yōu)沖次的后一級(jí)沖次為第二重調(diào)節(jié)的沖次調(diào)節(jié)上限，選擇第一重調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)定的相同級(jí)數(shù)，運(yùn)行第一重調(diào)節(jié)相同的步驟，找出更精細(xì)的當(dāng)前最優(yōu)沖次。

本發(fā)明還提供了一種基于雙重步進(jìn)法的數(shù)字抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括：