基于示功图的抽油机平衡诊断与调整

针对抽油机不平衡影响抽油机设备安全及油井生产系统效率等问题,推导了4种类型抽油机井悬点载荷与电机输出功率的数学关系模型,根据已知示功图计算电机输出功率-悬点位移图,并进行抽油机平衡的实时智能诊断与调整。计算结果表明:基于示功图计算的功率-位移图与实测功率-位移图很接近,计算与实测的上冲程功率峰值、下冲程功率峰值、功率极差和平均功率的平均相对误差分别为3.69%、5.03%、1.26%和2.63%;X1井平衡度的计算值和实测值分别为0.26和0.25,抽油机处于欠平衡状态;X2井平衡度的计算值和实测值分别为1.34和1.29,抽油机处于过平衡状态,这表明平衡诊断具有较高的精度。研究成果拓宽了示功图的应用范围,可为抽油机井实时智能平衡诊断与调整提供理论与技术支持,有利于提高油井生产效率与效益。     

功率法抽油机井平衡分析仪的设计与应用

抽油机平衡的评价标准通常采用电流法。由于钳形电流表无法判断电流方向, 电流法会出现“假平衡”现象, 即误判抽油机为平衡状态。功率法测平衡能够不受电流方向干扰, 但测量计算较电流法复杂。为了方便现场应用功率法判断抽油机井的平衡状况, 开发了抽油机井功率法平衡分析仪。该仪器能够便捷地测量功率曲线, 计算分析平衡度, 并提出平衡调整建议。使用该平衡分析仪对抽油机井的平衡状况进行了测试, 并与电流法的同步测试结果进行了对比, 功率法较电流法能清晰地反映平衡变化情况,较准确地计算真实的平衡度, 可以避免因抽油机不平衡而造成不必要的设备损耗、耗电量增大、设备安全隐患等问题。     

功率平衡法在油田生产中的应用

抽油机的平衡运行状态是指电动机在上、下冲程中都做正功且相等。电流法判断抽油机平衡由于无法识别负功引起的虚假平衡,不能完全满足油田安全节能生产的切实需要。随着近年来功率法测平衡技术的发展,目前的功率测平衡工具能在判断抽油机井准确平衡状态的同时,根据实测参数对抽油机平衡状态进行综合分析,并给出调整意见,使抽油机的平衡调整更具科学性。2013年5月,应用功率平衡法进行的抽油机平衡调整试验取得了较好的节能效果,且证明功率平衡法也适用于应用变频控制技术的抽油机井。     

游梁式抽油机变速运行系统动态特性分析

抽油机变速运行技术虽在国内得到一定推广,但目前对其理论研究相对较少。建立抽油机变速运行动力学模型和振动模型,通过对模型的求解,研究变速前后抽油机动态特性变化。计算结果表明:采用变速运行抽油系统的惯性扭矩Td峰值降低了56.56%,平衡率上升了56.68%;当冲次小于10 min~(-1)时柱塞振动变化不大,当冲次大于10 min~(-1)时柱塞振动幅度明显增大;此外,抽油机系统输入功率曲线波动幅度大幅降低,运行功率峰值降低了70%。研究证实抽油机变速运行能够极大改善系统动力性能。     

抽油机井合理平衡度界限研究与现场试验

结合抽油机井生产实际,开展了抽油机井合理平衡度界限研究及现场试验,确定不同类型抽油机的最佳平衡度值以及合理平衡度区间;并针对供采协调井及供采不协调井分别采取相应的治理措施,通过合理调整举升系统参数,在提高单井平衡度的同时,进一步降低了能耗,为提高抽油机井整体平衡度合格率提供了借鉴。     

配置弹簧的游梁式抽油机节能分析

对ＣＹＪ—１０型抽油机配置弹簧（包括前置游梁弹簧,后置游梁弹簧和井口弹簧）后的节能情况进行了计算分析。推导出考虑弹簧弹性力时抽油机所需的装机功率和实耗功率的计算公式。通过实际抽油机井的计算可知,装有弹簧的抽油机比原抽油机是否节能必须在平衡度相同的条件下进行比较。若配置弹簧前后的平衡度不变,则配有弹簧平衡的抽油机与曲柄平衡的抽油机相比,均方根扭矩Ｍ０和实耗功率Ｎ０均有所下降。根据计算,配置弹簧的抽油机井比不配置弹簧的抽油机井,所需的装机功率下降２０％～３０％,实耗功率下降３％～５％,具有一定的节能效果。     

抽油机井人工举升智能控制系统的应用

抽油机井智能控制平台是实现井用户、井信息、井服务三者互联互通的知识库系统。将人工智能技术融入到抽油机井用户服务互联知识库的构建中,提出了一套智能分析引擎,包括产液量预测模型、泵效计算模型和工况诊断模型,以及一种具有自寻优的电机变速控制方法,解决了关键生产参数在线预测及系统自适应提效等实际问题,并采用JavaWeb实现了抽油机井智能控制平台的设计及开发。应用结果表明:该系统的运算速度和精度能够支持在线智能分析和变速控制。     

抽油机井功率平衡技术探讨

目前在抽油机井管理中普遍采用的平衡标准是"电流平衡",试验证明,真正判断游梁抽油机平衡的标准应是"功率平衡",即抽油机运行过程中,下冲程内电机平均功率与上冲程内电机平均功率相等.抽油机功率平衡既能实现节能目的,又能保证抽油机安全运行.桩西技术质量安全监督中心从2007年7月开始率先在胜利油田进行抽油机功率平衡技术的试验及推广,平均单日节电21.4 kW·h,平均节电率9.90%,取得了良好的节能效果.     

基于FOA-BP神经网络的悬点示功图反演技术

悬点示功图是判断抽油机井生产状况的有效手段之一，针对目前电参转功图的难点问题，提出了一种基于FOA-BP神经网络的抽油机悬点示功图反演方法。采集测试抽油机电功率并将其转化为光杆功率，将抽油机光杆功率和扭矩因数作为网络的输入参数，通过模型训练消除抽油机结构及平衡参数对示功图反演计算的影响，再经过小波变换去噪处理，完成由电动机功率向悬点示功图的反演计算。对现场160井次实例计算表明，反演示功图与实测示功图吻合度达95.18%。基于FOA-BP神经网络的抽油机悬点示功图反演技术为及时、准确判断抽油机系统井下运行状态提供了理论技术支撑。     

抽油机井柔性自动调参装置应用效果浅析

通过抽油机井柔性自动调参装置现场试验,对其应用效果进行分析,抽油机井柔性自动调参装置可实现变速、自调参运行,降低了抽油机系统消耗功率,增大了功率因数,减小了抽油泵气体影响程度,提高了泵效及系统效率,电动机电流及功率波动显著下降.     

游梁式抽油机的智能化改造

在保留游梁式抽油机优点的基础上,采用变频调速、可编程控制和电力电子等高新技术将游梁式抽油机改造成为智能抽油机。智能抽油机主要由变频控制系统、传感器、异步电动机和游梁式抽油机等组成,可根据油井工况自动调节运动特性,从而满足开采工况复杂多变的油井和复杂油藏的需求。试验结果表明,智能抽油机可根据油井工况无级调节冲次和上下冲程速比,使油井供排液系统达到动态协调,泵充满度明显提高,启动电流接近抽油机正常工作时的最大电流,功率因数由使用游梁式抽油机时的０３～０５上升到０９以上,具有明显的增产、节能效果     

CYJB8—3—26HB六连杆摆杆式游梁抽油机

采用六连杆摆杆式结构型式 ,研制成CYJB8— 3— 2 6HB六连杆摆杆式游梁抽油机。这种抽油机的悬点载荷 80kN ;冲程 3、 2 5、 2 1m ;冲次 5、 6、 7min- 1;减速器扭矩 2 6kN·m ;电动机功率 16kW。设计时整机采用六连杆摆杆式结构型式及摆杆平衡和曲柄平衡复合平衡方式 ,从而改变了整机工作时的受力状态 ;降低了峰值扭矩 ,减小了减速器扭矩最大峰值。经测试 ,六连杆摆杆式游梁抽油机的示功图面积比常规抽油机的小 ,节能 30 %以上 ;悬点速度和加速度均降低 ,整机运转平稳 ,综合性能好     

QSY型抽油机智能平衡调整装置的设计

常规游梁式抽油机在工作几年后,由于井身结构或者地层原油的不断开采造成产量和动液面的变化等原因,抽油机整个系统将会变得不平衡,并且该抽油机的平衡配重也不能够继续调节,而更换抽油机设备也不现实,因此研究一种经济而高效的自动调节抽油机平衡的装置就显得非常必要。结合功率法平衡诊断技术,利用智能功率检测模块检测抽油机一个冲程周期的有功功率,从而得到抽油机的平衡度,据此平衡度来调节抽油机的平衡性。设计了相对应的QSY型抽油机平衡调整的机械装置和电气自动控制系统。现场试验表明,该装置能够全智能执行抽油机平衡诊断和调节,运行稳定、安全可靠。     

井况自适应抽油机的研制

为了满足油田高效低耗采油的需要 ,研制了JZC系列井况自适应抽油机。这种新型智能抽油机采用先进的开关磁阻电动机调速技术和微机控制技术 ,可以根据井况实现冲次的自动调节。介绍了抽油机的机械结构、智能控制原理及其运动规律。现场试验证明 ,这种抽油机运行可靠 ,平衡精确 ,冲程损失小 ,示功图平稳 ,接近于理想状态 ;能够在一定范围内自动调节冲次以适应井况的变化。试验数据表明 ,这种抽油机系统效率可达到 4 8 0 % ,与试验油井原用游梁式抽油机相比实际节能 4 4 4 6% ,增产效果明显。     

游梁式抽油机变速运行节能效果评价

抽油机变速运行技术应用于国内多个油田,对其效果的评价也不一致。基于抽油机变速耦合运行理论建立了数学模型,并对其"节能降载"效果进行了综合评价和分析,结果表明:变速运行技术可以降低电机功率和电机扭矩,降低减速箱扭矩和悬点峰值载荷,但是"超冲程"现象不明显,泵载荷增加;变速运行技术能够较好地适应冲程、冲次、沉没度的变化,但是在平衡效果不好的情况下会出现"超扭矩"的不利因素,尤其是当变速运行曲线的初始相位角有偏差时,会严重影响整个抽油机系统的综合工作性能,造成无法启机或突然停机。     

新型变频调速智能控制装置的研制与应用

针对抽油机系统效率低、能源浪费严重及自动化程度低等问题．研制了新型变频调速智能控制装置。它可以对抽油机实现无级调冲次、改变上下冲程速比．还具有转矩跟踪控制及电机自保护等功能，实现抽油机节电、增产、增效的目的。现场试验证明．该装置具有节能效果好、自动化程度高、性能可靠、操作方便等特点。     

新型自平衡游梁式抽油机智能控制系统设计与开发

针对传统游梁式抽油机平衡调整困难、智能化水平低的问题,为提高平衡度达标率和电机实际工作效率,研发了基于STM32的自平衡游梁式抽油机智能控制系统。该系统整合了传统电流法、平均功率法等平衡度计算调整方法,提出了一种基于“最小功率”的平衡度自动调整方法,此方法可以满足现场不断变化工况的节能调整需求。系统PC端的监控软件可以实现数据展示、数据存储和命令发送等功能。该系统经现场测试,验证了系统数据采集的准确性和稳定性,且证实了该系统可以有效地实现自平衡游梁式抽油机的平衡自动调整,减小了抽油机机械系统的损耗。     

以蓄能器平衡载荷的变频液压闭式节能抽油机

针对现有多种节能型液压抽油机均存在装机功率大、能耗高、自适应能力差等缺点,提出了一种以蓄能器平衡载荷的变频液压闭式节能抽油机。新型机具有4个技术特点: (1) 由于活塞柱塞式液压缸的特殊结构和液压蓄能器的配合使用, 在平衡抽油机大部分载荷时, 不需另外增加配重, 可减小抽油机体积、质量和占地面积; (2) 抽油机下冲程时, 与活塞柱塞式液压缸相连接的蓄能器吸收能量, 上冲程时储存在蓄能器中的能量补充载荷上行所需的能量, 大幅度降低抽油机装机功率; (3) 利用变频容积调速节能效率高, 闭式油路节省液压油, 同时大大减小液压泵站的体积; (4) 在闭式油路中采用双向液压锁可使抽油机的启停更加平稳、迅速, 其工作的稳定性和安全性更好。     

抽油机用数字化交流伺服驱动系统

采用全数字交流伺服系统驱动抽油机是一种全新概念的控制技术。伺服系统较原驱动方式具有显著的节电效果 ,减少有功电量 35%～ 65 % ,无功电量 88%～ 95 % ;电动机功率因数大于 0 95。在系统内安装了智能化的逻辑控制软件 ,可针对油井实际状态自动调整抽油机的工作速率 ,并可通过伺服系统的通讯接口 ,对抽油机的各项运行参数进行实时测控 ,有利于油田生产管理实现数字化、网络化。