抽油机泵效参数检测与控制方法研究

作     者：佟恬澈 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王正

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：示功图 泵效计算 泵效控制 矢量控制 

摘      要：我国油田地质情形复杂,大部分油井在一段时间的开采后会发生供液不足的情况。油井供液能力不足会导致有杆抽油系统排油量降低,影响抽油系统泵效,造成能源浪费。如何准确、及时地根据井下供液实况调整有杆抽油系统的运行状态是石油领域的重要研究方向。针对泵效低下的问题,本文主要进行以下几个方面的研究工作:(1)分析有杆抽油系统的工作原理,重点研究示功图的相关概念,区分几种典型的故障示功图。作为判断油井生产状态的重要依据,示功图的参数测量与绘制直接影响泵效参数测量的准确率。选择CSF-3GB型载荷传感器对抽油井的载荷参数进行测量,设计载荷信号采集电路,对电路进行仿真,验证其有效性。(2)通过示功图载荷参数的提取,设定抽油系统模型的边界条件和初始条件,建立有杆抽油系统数学模型,利用傅里叶变换方法对Gibbs波动方程求解,将地面载荷函数和位移函数转化为井下泵处的载荷函数和位移函数,从而完成示功图向泵功图的转换。最后,分析泵功图中凡尔开闭点与有效冲程的关系。采用五点曲率法计算泵功图的曲率变化率,确定柱塞的有效冲程,通过有效冲程计算有杆抽油系统的泵效。(3)研究有杆抽油系统的泵效控制策略。建立基于电压空间矢量(SVPWM)的异步电机矢量控制系统模型。通过调节抽油机转速,使有杆抽油系统的冲次与油井供液状态匹配,提高系统泵效。使用Matlab/Simulink搭建基于SVPWM的异步电机矢量控制系统仿真模型,通过仿真来验证矢量控制系统的有效性。(4)设计实验方案,搭建有杆抽油系统的泵效控制实验平台,对实验数据进行分析,对比实验前后抽油系统的泵效,验证泵效控制系统的有效性。