[發明專利]用于電參轉示功圖的曲柄平衡抽油機參數估計方法

在審

• 申請號: 202210607571.6
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115012910A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 鐘宬;李瑾;臧偉
• 申請（專利權）人: 常州艾控智能儀表有限公司
• 主分類號: E21B47/008
• 分類號: E21B47/008;E21B47/009
• 代理公司: 北京鑫知翼知識產權代理事務所(普通合伙) 11984
• 代理人: 孫長江

本發明涉及抽油機裝置領域，尤其涉及用于電參轉示功圖的曲柄平衡抽油機參數估計方法。本發明是利用上、下死點的對應的電機扭矩，根據參數自動修正算法，自動修正曲柄最大平衡扭矩、平衡相位角以及電機空載轉矩，解決了曲柄最大平衡扭矩、平衡相位角、電機空載轉矩等參數難獲取或不準確的問題。

技術領域

本發明涉及抽油機裝置領域，尤其涉及用于電參轉示功圖的曲柄平衡抽油機參數估計方法。

背景技術

示功圖是抽油機井生產過程中至關重要的第一手資料，是一個沖程周期內以懸點位移為橫坐標，懸點載荷為縱坐標而組成的封閉曲線，包含油井大量的有用信息。通過示功圖可以判斷油井工況，如卡泵、供液不足、抽油桿斷脫、凡爾漏失、氣體影響、脫筒、結蠟等幾十種工況，還可以分析沖程損失、抽油機載荷利用率、油井產液量、含水率、動液面等參數。

由于油田的地理環境特殊，分布范圍及其廣泛，目前示功圖測試主要采用以下方式：

(1)第一種采用的是便攜式示功儀，該方法需要人工定期去現場一口井一口井測試，存在周期長、勞動強度大和時效性不強的問題，并且由于受尼龍線和電位器的使用壽命限制，其不適合于在線測試。

(2)第二種是利用載荷傳感器和角位移傳感器，自動采集懸點載荷和懸點相對位移，并計算生成光桿示功圖，實現油井光桿示功圖的遠程監控，取代人工測試，但載荷傳感器是有限的，存在修井易損壞及不利于標準化建設等問題。

(3)第三種是利用載荷位移一體化傳感器，位移測試采用加速度傳感器，對于低沖次油井存在測試不準的問題。

(4)第四種是利用三相電參量采集模塊獲取電機的輸入功率、通過轉速傳感器獲取電機實時速率及上下死點觸發器獲取上死點或下死點的觸發時刻，然后通過物理模型推導懸點處的示功圖，但是構建物理模型需要抽油機、抽油桿、抽油泵的資料數據，而數據常存在難以獲取、不準確、或經常變化的問題，使此種方法的實際應用受到諸多限制。

第四種方式所需要增加的設備成本和維護成本最低，但是物理建模需要的數據資料多，且存在不準確、常常變化的問題。因此需要尋找一種動用數據資料少，且能自動修正不準確值，保證物理建模準確性的方法。

發明內容

本發明的目的是提供能自動修正不準確值的用于電參轉示功圖的曲柄平衡抽油機參數估計方法。

本發明的技術方案如下：

用于電參轉示功圖的曲柄平衡抽油機參數估計方法，其特征在于，步驟1：采樣模塊按周期完成對一個周期內驢頭不同位置所對應電機扭矩的數據采樣，并將采樣數據發送給上位機；上位機至少提取20個樣本周期，并在每個周期內獲得上死點的對應的電機扭矩和下死點所對應的電機扭矩

步驟2：根據公式1：

估計M_cmax和τ，其中η_m為電機效率可以直接從電機廠商處獲取、r為傳動比、M_m為電機扭矩、M_m0為電機空轉扭矩；由于輸出的扭矩遠大于電機空載扭矩，因此，在本次計算中M_m0＝0；根據公式4：r＝N/N_c計算傳動比，其中N為電機轉速，N_c為曲柄的轉速,電機的轉速從傳感器獲得；根據公式5：N_c＝60/T,計算曲柄的轉速，其中T為曲柄周期，即曲柄固定點觸發器兩次觸發之間經過的時間；從而可以求得和τ^*。

根據步驟2得到固定的平衡相位角τ^*后，由于平衡相位角τ^*不變，為優化重新修改公式1得到公式2：

；

將步驟2求得的τ^*代入公式2計算出優化后的