基于冲速能耗的有杆抽油机产液量最大化智能控制.pdf

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1、试验·鄙穷，Testing&Research■基于冲速能耗的有杆抽油机产液量最大化智能控制张春波张宝军张吉波(东营东日电气有限公司)摘要针对现有的变频调速技术和智能控制技术在抽油机应用中存在的问题，根据产液理论，提出了基于抽油机冲速能耗的产液量最大化智能控制全新的控制理念和方法，并提出全新的抽油机动态平衡和倒发电抑制控制方法。将这三个核心技术通过控制软件集成于通用矢量控制变频器中，研制出抽油机智能控制装置。现场试验表明装置对抽油机的动态平衡和倒发电抑制效果良好，对供液不足油井的增产节电效果明显。

2、关键词有杆抽油机冲速能耗IPR曲线智能控制动态平衡倒发电抑制D0I：10．3969／i．issn．2095—1493．2014．009．002目前国内外油井主要采用有杆抽油机举升采仅成本高，而且不能满足抽油机智能运行的要求，油。由于供排能力不协调、抽汲参数不合理、井上使抽油机井的增产节能潜力得不到充分挖掘。和井下设备效率低、平衡效果差、设备管理不到位2IPR曲线与增产节能等因素的存在，产液量低、效率低、能耗高是有杆抽油系统普遍存在的问题。IPR曲线即油井的流入动态曲线，是油井产液近年来，变频调速

3、技术和智能控制技术的运量与流压的关系曲线。流压是井底油层中部的压用，给抽油机的增产节能和智能化控制带来了力，是套管中液柱静压与套压之和。IPR曲线是油曙光。气层工作特性的综合反映，与油藏及流体的物性相1变频调速技术关。国内外大量的实践和研究表明，当流压降低至饱和压力以下时，气体会从原油中分离出来，形成变频调速在抽油机上应用，能方便地调节电动油气相混合液或油气水相混合液，使液相流动能力机的转速，从而调节抽油机井的抽油冲速。变频调降低，地层渗透阻力增加。当流压低于饱和压力并速的使用能将配电功率因数提

4、高到0．9以上，并实逐渐降低时，产液量从升高变缓到出现最大值拐现电动机真正的软启动。点，然后逐渐降低。产液量最大点对应的流压是油但由于抽油机倒发电现象的存在，在实际应用井流压的最小流压界限。油井在最小流压界限以下中必须加装回馈制动装置或能耗制动组件才能保证生产时，电耗增加，产液量下降，不利于增产节变频器正常运行，从而导致装置成本偏高。回馈制能。与最小流压界限相关的因素很多，主要与油层动导致对电网的谐波污染加剧，能耗制动导致节能平均压力和含水率有关，最小流压界限随地层平均效果差甚至比工频更费电。压

5、力降低而下降，随含水率升高而下降。同时，通用变频器无法识别油井的工况，无法在下泵深度合理的前提下，井底流压和产液量实现智能控制，只能控制电动机在固定频率下运可通过调节抽油机的冲速来控制。冲速越高，动液行。实际应用时往往为了追求节电率而将冲速调整面越低，井底流压也越低。由于动液面不会低于抽过低，导致产液量下降。油泵的吸入口，井底流压受下泵深度限制。在泵挂所以，单纯的变频调速技术存在着致命伤，不过小时，会导致流压过高，泵的吸入压力低，泵充满度低，会影响产液量，也会导致泵效和系统效率第一作者简介：张春

6、波，高级工程师，1993年毕业于西安理工大学偏低。(应用电子技术专业)，从事工业自动化及传动技术应用研究，从事基于电动机能耗的抽油机智能控制理论的研究和智能控制产品研3智能控制技术发，E-mail：AOBO—ZCB@163．corn，地址：山东省东营市东城经济开发区登州路69号，257091。抽油机智能控制是通过实时检测抽油机的动态口I1年第q期石油石化节能l5试验·硼究，Testing&Research参数，建立冲速和产液量关系的数学模型，搜寻最装置通过改变抽油机电动机的运行频率，就可大产液量

7、对应的工作冲速，通过变频调速动态调整以得到抽油机在不同运行频率下对应的冲速能耗。冲速，达到供排协调和产液量最大化的控制目标。冲速能耗的大小不仅与运行频率的高低及每个冲速在油泵泵径、下泵深度和抽油机冲程不变的情的产液量有关，还与电动机损耗、抽油机效率、井况下，机井的排液能力仅和抽油机的冲速相关，冲口效率、井口压力、抽油杆及液柱重量、抽油机平速越高，排液能力也越高。调节冲速可调节井下的衡度、混合液黏度、泵阀的漏失、温度、结碚等诸动液面、泵充满度和井底流压，合适的抽油冲速可多因素相关。使供液能力和排液

8、能力相协调，井底流压处于或趋图l是冲速能耗F(x1随冲速变化的典型曲近(泵挂过高时)最小流压界限，产液量达到最大线。曲线起始段主要受井下泵漏和油管漏失的影响值，所对应的冲速就是目前供液能力和抽汲参数下而呈上升趋势，末段主要因为黏度引起的摩擦损耗的最佳冲速。严重而呈上升趋势，中段体现出油泵充满度对冲速传统的抽油机智能控制技术是在变频调速的基能耗的影响。础上，加入智能控制系统，通过实时检测或估算不根据能量守恒定律，将冲速能耗F(x)分解为同冲速下的产液量寻找最佳冲速。产液能耗F．)和无用能耗F，()