[发明专利]一种抽油机变速运行智能控制方法及控制装置

权利要求书

1.一种抽油机变速运行智能控制方法，其特征为，该方法包括以下步骤：

1)获取抽油机井最新一组的载荷位移数据；

2)利用该组载荷位移数据计算抽油机井的当前泵效，并将该计算值与预设目标值进行对比，如果该计算值大于预设目标值，则使该抽油机井保持当前的抽汲工作制度继续生产；如果该计算值小于预设目标值，则依据闭环控制算法计算出新的抽汲工作制度，并调整该抽油机井的工作参数；

3)重复上述步骤，直至抽油机井的泵效达到预设目标值为止；

其中所述步骤2)中的闭环控制算法如下：

21)利用采集的地面示功图数据确定出抽油泵的4个凡尔开闭点，在4个凡尔开闭点中找出固定阀的开启点和游动阀的关闭点；

22)用游动阀关闭点对应的位移值减去固定阀开启点对应的位移值，即为抽油泵的有效冲程；

23)用有效冲程除以抽油机井的最大冲程，从而利用载荷位移数据计算得到抽油机井的当前泵效。

2.如权利要求1所述的一种抽油机变速运行智能控制方法，其特征为：在步骤2)中，

所述地面示功图上，曲率变化最大的四个点a、b、c、d即为抽油泵的四个凡尔开闭点；其中a点是固定阀的开启点、b点为固定阀的关闭点、c点为游动阀的开启点、d点为游动阀的关闭点；所述地面示功图上的四个曲率变化最大的点是泵的四个凡尔开闭点。

3.如权利要求2所述的一种抽油机变速运行智能控制方法，其特征为：在步骤2)中：

(a)计算所述地面示功图各点的曲率Ki，采用相邻三点圆弧曲率估算方法求出泵示功图各离散采集点的曲率Ki；即利用得出的所述泵示功图任一离散采集点Pi(xi，Fi)及其前一采集点Pi-1(xi-1，Fi-1)和后一采集点Pi+1(xi+1，Fi+1)三点之间的几何关系计算出Pi(xi，Fi)点的曲率Ki；离散曲率估算采用相邻三点圆弧曲率估算方法，点Pi的离散曲率为：

其中，为三角形的有向面积；

(b)求所述地面示功图各点的曲率变化量δKi：

根据所述地面示功图上任一离散采集点Pi(xi，Fi)的曲率Ki及其后一采集点Pi+1(xi+1，Fi+1)的曲率Ki+1即可求出点Pi(xi，Fi)的曲率变化量δKi，即δKi＝|Ki+1-Ki|；

(c)消除或降低点的曲率变化量δKi的波动误差：

采用五点平均法求得中间点的曲率变化量δKi，以提高算法的精度；即

δK/I＝(δKi-2+δKi-1+δKi+δKi+1+δKi+2)/5；

(d)寻找所述地面示功图的四个最大曲率变化点：

d1.在已求得的所述地面示功图上所有离散采集点P1、P2、……、Pi的曲率变化量δK/1、δK/2、……、δK/I的前提下，运用穷举比较法，找到所有离散采集点中曲率变化最大点Pm1；

d2.运用穷举比较法在所述地面示功图上所有离散采集点P1、P2、……、Pm1-1、Pm1+1、……、Pi中寻找曲率变化最大点Pm2；

d3.再次运用穷举比较法，找出所述地面示功图上另外2个曲率变化最大点Pm3与Pm4；

d4.通过穷举比较法在所述地面示功图上所找出的四个曲率变化最大点Pm1、Pm2、Pm3、Pm4，即为所述地面示功图的四个凡尔开闭点；

(e)求取抽油泵的有效冲程：

将找到的所述4个凡尔开闭点，按载荷值大小进行排序，选取载荷值较小的2个点，则一个点为游动阀关闭点，另一点为固定阀开启点，有效冲程则为二者位移值之差的绝对值；

(f)实时泵效：

利用计算得到的有效冲程除以抽油机井的最大冲程，即获得抽油机井的当前泵效。

4.如权利要求3所述的一种抽油机变速运行智能控制方法，其特征为：

步骤2)中，所述调整该抽油机井的工作参数，是针对抽油机井在单周期内的变负载运行特点，以实时电流为测试数据，根据电流变化幅度以及变化时间，通过调整变频器输出频率来改变该抽油机井的电机的转速，实现降速增扭；具体如下：

通过抽油机井实际冲次计算单周期的运行时间，根据单周期内实际运行电流的变化趋势自动调整变频器实时输出频率，调整算法为：

ΔA＝A×(1±10％)；

抽油机井单周期总的运行时间根据目标冲次来计算获得：

T＝60/N；

变频器频率变化上限为70HZ，频率变化下限为5HZ；

变频器频率加、减速时间设定为10-20hs；

所述变频器功率与该抽油机井的电机功率相匹配。