抽油机井柔性控制智能优化技术研究

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1、中图分类号：TE355单位代码：11414学号：2013212151题目抽油机井柔性控制智能优化技术研究研究采油工程方案设计编制研究平台的研学科专业油气田开发工程研究方向采油工程理论与技术硕士生陈见成指导教师檀朝东副研究员二○一六年五月硕士学位论文独创性声明郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师

2、完全意识到本声明产生的法律后果由作者和导师相应承担。丨ｌ成作者签名：日期：球ｔ作秭／导师签名：日期拉：）硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限ｉ年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公

3、开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意。＇－：ＳＷ作者签名样峰日期：Ｉｎｔｉ导师签名：膝日期：屮摘要摘要由于游梁式抽油机几何结构简单、安全可靠等优点，在油田机械采油中有着重要的地位。但由于游梁式抽油机固有的特点，在常规状态下曲柄匀速转动，带动井下杆柱做往复直线运动，悬点速度轨迹呈准正弦运动规律，杆柱承受着不均衡的振动载荷和惯性载荷，这对抽油杆柱会造成很严重的冲击；泵柱塞运行速度分布不均匀，存在较大速度峰值，导致产液量和泵效低等问题。针对以上出现的问题，开展抽油机井柔性控制技术研究。该技术通过电动机主动变速，在一个抽汲周期内实时改变电机驱动速度，改善抽

4、汲频率和柱塞在抽汲过程中的速度分布，提高泵效和增加油井产液量，减小杆柱应力和电机能耗，减轻地面传动系统和整个杆柱的疲劳环境。电机最优驱动速度曲线通过对电机速度进行傅立叶级数展开来决定，傅立叶系数的确定基于产量最大化目标，且要满足给定的杆柱应力和电机扭矩的限制。优化过程中需要确定的泵性能参数，产液量、杆柱应力和由变速引起的电机扭矩等参数，可通过所建立的柔性驱动下抽油机的运动动力学模型和杆柱动力学模型预测分析得到。经现场试验测试，游梁式抽油机井在柔性驱动下运行时，能够实现降载增产、改善泵工作条件的目标，研究成果对于促进抽油机井柔性变速运行理论的发展具有重要意义。关键词：游梁式抽油机；柔性控

5、制；速度分布；增产-II-ABSTRACTResearchonFlexibleControlIntelligentOptimizationTechniqueofBeamPumpingUnitABSTRACTBecauseofthegeometrystructuresimplicity,safetyandreliability,thebeampumpingunitplaysanimportroleinartificialliftintheoilfield.However,duetotheinherentcharacteristicsofthebeampumpingunit,thecran

6、krotatesataconstantspeedundernormalconditions.Thecrankdrivessuckerrodtodostraightreciprocatingmotion.Thesuspensionvelocityisquasisinusoidalmotion.Thesuckerrodissubjectedtounbalancedvibrationloadandinertiaload.Thiswillcauseaveryseriousimpactonthesuckerrod.Thespeeddistributionofpumpplungerisuneven

7、.Thereisalargespeedpeak.Thiswillcauselowyieldandlowpumpefficiency.Tosolveaboveproblems,wecarryontheresearchofflexiblecontrolintelligentoptimizationtechniqueofbeampumpingunit.Throughthemotorchangesspeedinapumpcycle,toimprovet