游梁式抽油系统的动液面参数是动态预测油井产量的关键监测数据,也是确定油井合理工作制度和合理沉没度的重要指标。但油井动液面因处于井下几百米甚至上千米的位置,受油藏能力约束和抽油杆上下往复运动影响,实时监测十分困难。针对传统电功图曲线在油井工况监测中电功率的获取受第三方功率分析仪制约,及抽油系统中平衡块对冲程内电机功率波动的减小等因素,而导致的分析方法的精度及可靠性降低的问题,本文提出充分利用电参数获取的优势和可靠性,直接利用抽油电机电压、电流参数分析其三相电功率,基于分布参数的电机模型,考虑铁芯等损耗,获取电机输出电功率,减少二次仪器投入环节,提高功率获取精度。并根据封闭系统能量守恒理论,将冲程周期能量指标引入功图分析中,以提高电功图的分析精度。以此为基础,将改进的电功图法引入油井动液面的在线监测,通过离线仿真模拟试验验证了本方法的可靠性。本文主要研究内容如下:本文详细分析了游梁式抽油机系统工作原理,建立了适用于游梁式抽油机的系统动力学及功率模型;从系统层面分析了系统能量流传递机理,对抽油系统的能耗情况和传输效率进行了研究,分析了电动机(电气)与减速箱、四连杆和抽油杆(机械)耦合过程,为电功图监测动液面状态识别与监测奠定了理论基础。在充分考虑地面(电动机、减速箱和四连杆)及井下(抽油杆)的各运动部件摩擦、振动、弹性形变和传递效率等影响因素的基础上,对电功图的获取与动液面监测方法进行研究。首先直接利用抽油电机电压、电流参数分析获取抽油电机输出三相电功率,其次由输出的电功率和悬点位移形成电功图,接着基于模型建立电功率与悬点载荷关系,从而获得电功图与示功图的映射关系,进一步运用Gibbs方程获得泵载荷,最后通过油泵载荷形成的泵功图对油井动液面状态进行分析。通过对某实际生产油井的离线模拟仿真,将本文方法与现场高精度功率测量仪测试结果及同一工况下的动液面数据结果进行了对比分析,验证了本文基于电功图的油井动液面监测方法的可行性。结合某采油厂所监测到的4口油井实测数据,分别从本文基于电参数的方法、借助高精度功率分析仪的方法、借助普通精度功率分析仪的方法来获取电功率曲线,并分别计算动液面进而对比分析,结果表明基于电参数获取的电功率曲线和高精度功率分析仪测取的电功率曲线形状趋势以及上下冲程功率极值点的大小极为接近,并且与现场回声法实测动液面深度相对误差较小。利用某采油厂现场4口油井的数据,分别运用本方法、示功图法与回声法现场实测动液面深度的相对误差进行对比,本文方法与现场回声法实测误差不超过3.3%,相比于示功图法具有更高的精度,为油井生产提供了有效动液面在线监测手段。并分析了在动液面发生细微变化时电功图的变化情况,结果表明动液面在变化不大时通过具有放大功能的电参数获取的电功图有明显可观性。最后选用图形化编程语言LabVIEW对油井生产动液面在线监测软件进行了设计与开发,实现了对抽油机电机三相电信号的实时采集,并进行了数据处理,达到了电功图动态图形可视化监测的目的,为油井动液面状态监测提供技术支持,方便油井生产调度平台的应用。