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。     

电机有功功率曲线在抽油井分析中的应用

抽油井电机的有功功率曲线是一项容易测取而实用价值很大的测井资料。通过对该曲线的计算和分析,可以用来检验平衡率,计算平衡半径调整值与减速器输出轴扭矩,诊断抽油机机器故障、监测泵失效和泵抽空以及推算示功图。如果把有功功率曲线作为抽油井的一项井史资料。它将具有和示功图一样的价值。在地面机器的管理方面比用示功图更直观、更可靠。     

连续实时抽油井工况巡检系统介绍

依靠人工巡井测电流、压力、进行示功图测试而获得的抽油井工况信息远未达到连续实时,必将使管理措施滞后甚至失误。抽油井工况检系统将传感器安装在计量站内的配电柜中,直接测量电信号,不受人为干扰,可连续实时地显示抽井从电机、抽油机、泵到供液情况的较全面的工况信息。该技术已在中原油田采油一厂七号诸量站获得成功应用。     

抽油机示功图电参一体化同步采集器的研制

抽油机功图与电参同步采集是智能化油田井场数据监控的关键技术。针对油田抽油机示功图与电参同步采集需求,研制了抽油机示功图电参一体化同步采集器,采用ZigBee自组网和MSP430单片机为控制器,设计示功图电参同步采集算法,确保抽油机示功图与电参数据实时同步采集。通过在油田测试,示功图电参一体化同步采集器能完成抽油机上、下冲程同一个周期内同步采集示功图和电流、电功率数据,实时、准确地反映抽油机运行状态,实现油井工况异常诊断、抽油机故障监控及油井的产液准确计量,在数字化与智能化油田建设方面具有很好的应用前景。     

用预测法确定游梁式抽油机工作参数

根据抽油机—抽油泵的工作原理,提出了一种预测抽油机系统参数的方法。用这种方法,在地面示功图已知时,可以精确地确定井下泵的示功图;在没有地面示功图时,也可以近似地预测地面及并下泵的示功图。计算结果与大庆油田一些油井实测值的对比表明,最大误差小于10％,这种方法基本正确。     

抽油机变速驱动与控制技术现状及发展趋势

游梁式抽油机在运行时,系统效率低、能量浪费严重。抽油机变速驱动与控制技术作为近年来应用于游梁式抽油机较先进的节能降耗技术,能够根据油井供液能力的大小以及系统的运行状况,智能控制电机转速,实现油井的供采平衡,节约能耗。变速驱动技术按照作用范围的不同,分为宏观变速驱动和微观变速驱动技术2大类。阐述了宏观变速驱动技术基于悬点示功图、动液面深度2种智能调速控制方案的设计原理与技术特点; 分析了微观变速驱动技术的节能机理。     

通过平均功率法提高抽油机系统效率

探讨了抽油机平衡度与抽油机系统效率的影响关系,同时分析了抽油机平衡调整的本质和终极目标,提出了一种新的抽油机平衡调整方法——通过对电机功率曲线进行付立叶分析而确定平衡块重心位置的方法。在现场对47口抽油机电机功率曲线进行付立叶分析后实施了调整措施;系统效率提高了3.05%,达到了油田增产降耗、延长系统使用寿命、降低操作成本的目的。     

新型数字化抽油机的研制与应用

为了实现油田规模化经济开发,研制了新型数字化抽油机。该抽油机在调径变矩抽油机基础上增加了移动式平衡调节机构和智能控制系统,具有自动调节、手操电动、人工调节3种平衡调节方式,可同步采集油井示功图与电参数、定时分析判定和自调抽油机平衡、冲次等参数,使得抽油机在最佳工况下安全平稳运行。现场同井、同机等条件下5口油井的测试结果表明,新型数字化抽油机平均系统效率提高了6个百分点,平均节电率为18%。该抽油机的成功开发满足油田数字化建设和油井生产运行的需要,具有良好的推广应用前景。     

利用实测功率曲线预测下偏杠铃抽油机示功图

现场测试抽油机示功图时受到多种因素限制,有必要研究间接测试示功图的方法。提出了利用实测电动机功率曲线计算下偏杠铃抽油机示功图的方法。针对下偏杠铃抽油机平衡方式的特殊性,考虑下偏杠铃平衡装置惯性力的影响,推导了下偏杠铃抽油机净扭矩与电动机输出功率的关系式,为预测悬点示功图奠定了基础。通过实例分析,预测的抽油机示功图准确度较高,可用于指导现场分析计算。     

抽油机井智能远程监控器

“抽油机井智能远程监控器”能对抽油机井进行集中控制和自动管理 ,具有实时数据采集、抽油机启停控制、故障报警、油井时率计算等功能 ,还可实时检测光杆载荷、电流和位移 ,并合并成示功图、位移—电流曲线 ,和上位机间的数据传输方式为无线传输。功能可 1对ｎ点进行数据传输及测控。数据检测 :测试抽油机示功图、电流图、最大和最小载荷、最大和最小电流、油井回压、温度、电压、电流、冲次。报警 :出现停机、回压异常、缺相及电流异常、抽油机抽空、曲柄销退扣等情况时报警。控制功能 :远程启停抽油机及井场照明灯。生产数据管理 :自动记…     

油井抽空控制技术研究与应用

随着油田的不断开发,油井产能降低,油井的系统效率也降低。供液能力过低往往使抽油泵不能正常工作,严重的产生液击,从而促使抽油泵过早损坏。文中研制一套低产油井抽空控制技术,通过实施在线的油井功图、电流的动态监测,反馈抽空控制特征参数抽油泵的的充满程度,以油井抽油泵充满度为确定间歇模式的主参量,通过抽空智能控制间歇泵抽,协调井底供排平衡,发挥油井最大潜能,实现油井产量最大化、电量消耗最小,提高油井效率,延长油井检泵周期。     

油水井无线监控器

HAM-RTU100油水井无线监控器是一种应用于抽油机、螺杆泵井、水井的无线数据监控以及抽油机的示功图无线测试装置。中国石油华北油田公司采油工艺研究院通过该课题的研发,解决了抽油机井示功图无法在线实时监测的问题,形成了高度集成化的专业测试仪器。仪器中应用了太阳能、仪表、测试、通讯、机械、微电子等多种技术和方法,获得多项国家专利。该仪器为油水井的测试提供了先进的手段,为数字化油井提供最先进的工具。     

不同原油粘度下API游梁式抽油机模型示功图分析

文章用多元统计分析的基本方法对大量的现场资料进行了统计分析，得出了不同原油粘度下API抽油机的模型示功图。说明了稠油工况下和稀油工况下抽油机模型示功图的区别和特点，在不同的原油粘度下抽油机模型示功图有较大的差别，稀油工况下主要受惯性载荷的影响，模型示功图变化较为规则，稠油工况下受摩擦力的影响，在很大程度上限制了惯性影响的发挥。分析结果为API抽油机的设计提供了依据。     

简明示功图判别法

在理论示功图的基础上,建立了一套抽油井示功图判别法,将判别要点集中在示功图的四个点上,动摇了二十多年来的传统分析基础。该方法简单易懂,适用于抽油井生产现场。     

自适应神经网络示功图识别

井下示功图的自动识别是建造有杆抽油工况诊断专家系统的一个技术关键。由于现场难以系统地收集齐全的示功图，因而给示功图识别器的构造带来较大的困难。本文基于自适应谐振理论，提出一种基于竞争学习和自稳机制的自组织神经网络示功图识别模型。该模型较之于前馈示功图网络模型，解决了以往示功图神经网络识别模型需完备训练集（各种类型及其同类型中各种形状的示功图）及学习效率非常缓慢的问题。在有杆抽油示功图基础学习上，通过无监督学习算法，神经网络还能适用于不同油田区域的示功图自动识别工作。     

基于Hessian正则化支持向量机的多视角协同识别抽油机井工况方法

为了更好地了解抽油机井工作状况以提高抽油机井生产工况识别率,目前在抽油机井采油生产过程中采集了大量数据。传统的工况识别方法,主要是利用示功图或电参数单独进行训练建立学习模型,参数之间缺乏关联,影响了识别效果;此外,常用的传统识别方法,如基于支持向量机（SVM）学习的方法,需要对所有的采集样本进行类别标注,耗费大量的人力和物力,影响了工程应用。针对大数据下抽油机井生产特点,为实现在仅有少量已标注工况数据下能同时利用大量未知工况数据信息,且有效利用示功图和电参数两种测量参数,进一步提高抽油机井工况识别的精准率和实用性,提出一种基于Hessian正则化支持向量机（Hessian正则化SVM）的多视角协同识别抽油机井工况方法。通过分析目前工况识别研究中存在的局限性,结合先验知识和专家经验,选择实测地面示功图和实测电功率信号作为特征视角并进行特征提取,然后利用Hessian正则化SVM多视角协同训练算法建立抽油机井工况识别模型并进行分类识别。应用该方法对胜利油田X区块60口抽油机井的11种典型工况进行识别。以SVM方法为基准,该方法识别效果比基于实测地面示功图、实测电功率及传统特征连接多源识别方法分别提高了约3.2%、4.3%和7.4%,而在少量工况样本下该方法识别效果更优,从而验证了该方法的有效性。     

计算机在抽油井系统效率计算中的应用

研究抽油井系统效率的计算方法,是提高系统效率的有效途径之一。目前国内各油田在抽油井系统效率的测试和计算方法上比较繁琐。鉴于此,作者用计算机及抽油井井下诊断技术得到了满意的结果。本文根据电动机相量图理论推导出电动机电功率及电流随抽油机扭矩和皮带-减速箱传动效率变化的数学模型,用BASIC语言编制程序后,利用抽油井井下诊断技术的诊断结果(包括地面功图、泵功图、抽油机曲轴扭矩值、扭矩曲线及抽油机冲数),由计算机处理计算出抽油井系统效率等共27项参数,并画出电流曲线和功率曲线;对于皮带-减速箱的传动效率采用了计算机模拟法;计算结果和实测曲线及数据对比基本准确。这种方法的基本原理是S=S(M,η₂)。本文提出的方法及数学模型将计算机诊断技术和抽油井系统效率的计算结合起来,这不仅扩大了诊断技术的内容,而且为系统效率的分析提出了一条有效的途径。     

抽油机设计模型示功图的研究

模型示欢图是指在抽油机正常工作条件下，能包容该机型各种工况，使抽油机的各项动力性能指标受到最恶劣工况考验的示功图。以现场实测示功图为基础，运用多元统计分析理论，结合理论研究成果和现场经验，给出了一种能预测在正常稀油抽汲工况下油井地面示功图参数的方法。为在抽油机设计中充分利用各构件和减速器的额定承载能力，提出在最大下泵深度只受抽油机结构承载能力的制约、减速器额定输出轴净扭矩利用率最趋近于１且小于１．１的工况来确定模型示功图。     

应变电测技术及其在石油机械中的应用

仅仅采用有限元分析来进行在役石油机械的强度设计,必然产生较大的误差。为此,介绍了应变电测技术的原理及其发展历程。并以石油机械中具有代表性的井架和抽油机结构为例,深入分析了在役井架承载能力评价与抽油机结构强度测试中的布片方案、结果分析以及实际测试中涉及的技术问题。就应变电测技术在石油机械中的应用提出了几点注意事项。     

抽油机井井下故障工况仿真数学模型的研究(下)

从泵示功图入手,研究了漏失故障工况下抽油泵的运动规律,包括固定阀漏失、游动阀漏失和柱塞脱出工作筒三种工况,并建立了数学模型,对抽油机井系统在该故障下运行状况进行了理论探讨,通过仿真结果与实测结果对比,可看出仿真结果基本能够反映出抽油机井在各种故障工况下的特征。可运用给出的仿真数学模型编制成仿真软件,来实现对抽油机井在各种工况下的运动规律的研究。