CN103488132A - 一种基于示功图的自动优化调参方法 - Google Patents

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邹艳军
张庆欣
马志权
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Abstract

本发明是一种基于示功图的自动优化调参方法，包括：数据采集单元：示功图测试仪（5），动液面测试（6）；数据通讯单元：无线通信模块（CDMA∕GPRS）（2）﹑RS485总线；井场控制器RTU（3）；变频器控制器及电量采集模块（4）和上位机***（1）等组成。本发明的优点是实现了在线式自动调节变频器的频率，从而改变抽油机的运行冲次，实现了电机的节能降耗，降低了日耗的电量，有效的提高泵效。还可以实现***来电自启动、间抽智能控制、抽油机平衡度实时分析、远程启停抽油机及启动前语音报警等辅助功能，为现场油井的智能化控制提强有力的技术支撑。

Description

一种基于示功图的自动优化调参方法
技术领域：
    本发明涉及石油采集领域，具体应用到抽油机的采油控制。
背景技术：
    目前广泛使用的抽油机智能控制器有很多种，如为实现保持井下相对恒定的动液面，一般通过液面自动监视仪自动调参，但液面自动监视仪有效测量深度是2000米以内，对套压也有要求必须达到0.2MP，再者每口井的最佳沉没度也是在变化的，所以要调整到最佳状态是有一定的局限性的。还有通过转矩或者功率和电流比较方法自动调整抽油机冲次，但由于很多外界因素影响了转矩的变化，如油的粘稠度、油管内结蜡、断杆抽空等使转矩发生变化，测量数据的不准确造成控制的误差很大。还有用位置传感器识别上冲程和下冲程调节上冲程和下冲程的冲次，但这是开环控制，井况的变化不能自动识别并调整，而且故障率高。
发明内容：
    本发明目的是根据上述技术中的局限性提出了一种全新的控制方法，因为抽油机井的示功图是最能全面反应每口井真实情况的，根据示功图的实时变化数据，经过程序的最优化处理发出一个指令集，来实现对抽油机运行冲次的在线式实时自动调节以及全闭环智能控制等功能，使抽油机泵处于充满状态，功图趋近于平行四边形的理想状态，以达到提高泵效节能的目的。
本发明包括：数据采集单元：示功图测试仪（5），动液面测试（6）﹔数据通讯单元：无线通信模块（CDMA∕GPRS）（2）﹑RS485总线﹔井场控制器RTU（3）﹔变频器控制器及电量采集模块（4）和上位机***（1）等组成。其工作流程如下：
1)      根据实际情况设定初始理想状态参数，形成理想示功图；
2)      所述的数据采集单元采集的数据，经数据通讯单元传输到井场控制器RTU（3），RTU（3）将采集的数据形成示功图数据；
3)      所述的RTU（3）把此数据与理想状态下数据进行比较，比较后形成一组数据差值组；
4)      所述的RTU（3）根据此差值组对变频器控制器及电量采集模块（4）发出修正指令集，指令集修正变频器的工作参数来达到控制抽油机冲次状态，如此往复使得抽油机趋近于理想工作状态。
抽油机地面示功图是将抽油机井光杆悬点载荷变化所作的功简化成直观封闭的几何图形，是光杆悬点载荷在动态生产过程中的直观反映，是油田开发技术人员必须掌握的分析方法。通过示功图的正确分析评价，可诊断抽油机井是否正常生产。本发明是通过软件对地面示功图进行分析，结合现场实际，对井下生产情况进行判断、给出指令来操控抽油机，在抽油泵充满度不高时降低抽油频率提高泵充满度提高泵效，在泵充满时提高抽油频率提高产量，使得实际的示功图逼近理想的示功图，在断杆、卡泵等故障时停井等待维修人员维修。
本发明通过无线通信模块（CDMA∕GPRS）（2）在办公室的电脑上就可以了解每口井的运行情况如示功图、冲程、冲次、电流、电压、功率等实时数据吧，并能实时观察功图变化情况。
附图说明：
       图1为***构架图；
       图2为数据对比图；
       图3为功图变化图；
具体实施方式：
    本发明在青海油田采油三厂花土沟作业区选择一口油井<花S1-9-3>，装载在驴头上的载荷位移传感器把实时功图数据无线方式传给RTU（3），RTU（3）把示功图数据经最优化处理并发出指令，通过485通讯接口传递给变频控制器，变频控制器完成调整抽油机冲次，同时RTU（3）无线接收变频控制器的电流、电压、功率信号与功图信号一并发送到网路服务器上，坐在办公室电脑旁上网进入服务器就可浏览和操控现场的抽油机。
    如图2中可以分析，4-20~4-25 日为未做实验期间油井花新S1-9-3 日常运行数据，4-29~5-4 日为开始做实验期间油井花新S1-9-3 日常运行数据，二者运行数据存在较大差异。如三相电流由作实验前最小21.2A 变为试验后的最大8.57A，电流平均值降低61%；功率因素由0.3 提高到0.95；日均耗电降
低18%，日产液日均提高0.68 吨，泵效提高95%。冲次由原来的平均4.6 次/分钟降低至2.5 次/分钟。通过数据分析有功节电率为26%，无功节电率为9.67%，综合节电率为27.6%。
如图3 所示，以2012-5-3 日某一时间段功图采集数据为例，从时间07:29:19 开始至07:39:24 结束，采集时间间隔及冲次自动调节时间间隔一致，抽油机冲次根据功图的饱和程度（即充满系数）不同，做相应的自动调节，与“抽油机冲次自动调节理论”相符合，体现此理论在现场应用的正确性。
    本发明实现了“抽油机智能冲次自动调节技术理论”在现场的成功运用，改变了现场原有的被动变频实现方式，原来需要人工方式根据油井在运行一段时间内的数据来分析计算出其合理运行冲次，然后是人工到现场手动设定变频运行频率值。现在***将根据示功图诊断法，实时判断出抽油机应该运行的合理冲次，然后在线式实时驱动变频器改变其输出频率，从而改变抽油机的运行冲次，实现在线式自动调节变频器的频率功能。
    本发明可以实现电机的节能降耗，降低了日耗电量，有效的提高泵效，真正起到了节能、降耗及增效作用。还可以实现***来电自启动、间抽智能控制、抽油机平衡度实时分析、远程启停抽油机及启动前语音报警提示等辅助功能，为现场油井的智能化控制提供强有力的技术支撑。

Claims (1)

1. 一种抽油机示功图自动优化参数装置，包括数据采集单元：示功图测试仪（5），动液面测试（6）；数据通讯单元；无线通信模块（CDMA∕GPRS）（2）﹑RS485总线；井场控制器RTU（3）；变频器控制器及电量采集模块（4）和上位机***（1），其特征在于包括以下步骤：
根据实际情况设定初始理想状态参数，形成理想示功图；
所述的数据采集单元采集的数据，经数据通讯单元传输到井场控制器RTU（3），RTU（3）将采集的数据形成示功图数据；
所述的RTU（3）把此数据与理想状态下数据进行比较，比较后形成一组数据差值组；
所述的RTU（3）根据此差值组对变频器控制器及电量采集模块（4）发出修正指令集，指令集修正变频器的工作参数来达到控制抽油机冲次状态，如此往复使得抽油机趋近于理想工作状态。
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