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油田采油生产过程中随着开采时间的延续,抽油机的抽取能力大于油井的渗透能力,必然会发生抽空现象,造成大量的电能浪费,也对抽油设备造成磨损,甚至引发严重事故。同时,由于油田生产的特殊性,导致抽油机系统的状态监控及故障诊断存在实时性差、可靠性低等问题。针对这些现状和背景,结合抽油机系统的实际情况和特点,论文研究了自适应(自寻优)控制方法在间歇抽油控制系统中的应用,结合驱动电机电参数进行抽油机系统的故障诊断,设计了一套间歇抽油自寻优控制及故障诊断系统样机,实现了其工业应用。 研究了抽油机系统的构成及其工作原理,分析其在工作过程中存在的问题,指出了现有控制与故障诊断方法存在的缺点与不足,并对间歇抽油控制与故障诊断系统的发展趋势进行了研究。 研究了间抽油井开、关井时井筒中液面变化规律,根据液面变化规律分析了合理间抽时间,建立其数学模型,并研究了利用抽油机示功图进行油井产量计量和故障诊断的方法,对其典型故障进行详细分析。 研究利用交流采样算法,实现抽油机系统驱动电机的全电参数测量,结合自适应(自寻优)算法,实现间抽时间的最优化处理;根据抽油机系统的特点,实现利用电机电参数进行抽油机的故障诊断的方法。 设计间歇抽油自寻优控制与故障诊断监控系统,研制以DSP+MCU结构为核心的智能测控单元模块,将其与监控中心PC机监控系统通过无线GPRS模块进行连接,实现了抽油机系统的间抽优化控制及远程监控。 利用精密标准电源对设计的核心智能测控装置进行实验室实验,实验结果表明装置测量精度高,保护功能完善;通过在延长石油集团川口采油厂丛649-3井和大庆油田八厂芳218-92井进行的现场实验表明,设计的间歇抽油自寻优控制及故障诊断系统样机能够满足油田生产的实际需求,有效降低油田的电能损耗(节能率28.4%),准确的完成抽油机的间歇控制及故障诊断,有效的提高了油田生产的经济性及可靠性,具有良好的工程应用价值。