[发明专利]一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法与系统

说明书

本发明为一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法，采集数字抽油机的抽油杆载荷和位移数据、抽油机电机运行电参数，计算出示功图面积和泵功图面积；采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数；基于得到的最优冲次参数，控制抽油机电机运行的频率转速。本发明还提供了相应的智能控制系统，该系统能够改善传统游梁式抽油机数据测量困难，采油效率不高，能源浪费严重的问题，具有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于抽油机技术领域，涉及游梁式抽油机的智能控制，特别涉及一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统。

背景技术

有杆抽油是世界石油工业的传统采油方式之一，现有的游梁式抽油机控制系统存在以下几个问题：一是不能自动进行冲次调节，冲次的调节往往根据油井工人的经验进行认为设定，这会造成所控制的抽油机的抽油能力或高于或低于油井的产油量，无法满足实时变化的井况的要求，当抽油机的冲次过快时会造成抽油能力高于油井的产油量，损伤抽油机的同时浪费电能，如果设定的冲次过低则会降低油井的产量；二是不能有效存储历史运行数据并对数据进行分析处理并实现可视化；三是不能有效对系统故障进行精确定位。目前的有杆抽油机普遍存在着数据测量困难、智能化程度不高、能源浪费严重的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统，以期达到发挥游梁式抽油机可靠性强的特点，又能实现传统游梁式抽油机所不具备的节能高效、智能控制、数字化的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法，包括如下步骤：

步骤1，采集数字抽油机的抽油杆载荷和位移数据、抽油机电机运行电参数；

步骤2，根据所述抽油杆载荷和位移数据，计算出示功图面积；

步骤3，基于S.G.吉布思波动方程，使用抽油杆载荷和位移数据求解泵载荷和泵位移，然后根据泵载荷和泵位移求解泵功图面积；

步骤4，采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数；

步骤5，基于得到的最优冲次参数，控制抽油机电机运行的频率转速。

优选地，所述步骤1中，所述抽油杆载荷和位移数据由安装在驴头上的载荷位移传感器采集，所述抽油机电机运行电参数为抽油机电机运行的电流和电压，由电参量传感器采集。

优选地，所述步骤2中，所述示功图面积的计算方法为：

以抽油杆载荷为纵坐标，位移为横坐标，绘制地面示功图，所述地面示功图是一个不规则的封闭圆形区域；

分别计算抽油杆载荷和位移的平均值，得到所述不规则的封闭圆形区域的中心点坐标，将地面示功图的面积分为相邻两个点和中心点连接围成的n个三角形面积之和，分别求得三角形的面积相加，得到地面示功图面积，其中n为采集的抽油杆载荷和位移数据的组数。

优选地，所述步骤4中，采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数的方法如下：

第一重调节：根据历史存储数据，人为设定调节冲次的上下限，并设定冲次的调节级数，根据设定的上下限以及调节级数，从最低冲次开始到最高冲次逐级对冲次进行运行，得到当前井况不同冲次运行下的地面示功图以及泵功图，然后根据选定的标准是示功图还是泵功图找出面积最大值对应的冲次，完成最优冲次的粗调，从而完成第一重的冲次调节；

第二重调节，依据第一重调节的粗调最优冲次，选定该粗调最优冲次的前一级冲次为第二重调节的冲次调节下限，选定该粗调最优冲次的后一级冲次为第二重调节的冲次调节上限，选择第一重调节时设定的相同级数，运行第一重调节相同的步骤，找出更精细的当前最优冲次。

本发明还提供了一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统，包括：