基于物联网的抽油机井智能优化运行技术研究

为解决油井人工监测跟踪维护工作量大、优化方案调整不及时、无法满足油井智能化需求等问题,在大庆油田开展了抽油机井智能控制方法研究与评价。建立了适用于定向井的抽油机井泵示功图计算方法,进行泵功图分析和产量计量;由泵载荷、多相管流模型、油套环空内气液柱分布规律,计算动液面;通过室内模拟试验井测试评价,基于物联网的抽油机井智能控制系统产量和动液面计算精度较高。开展以井下抽油泵充满度为目标的优化控制试验,当发生供液不足时,系统自动降低运行冲次,泵充满度由34.17%逐渐增加到93.17%,泵防抽空功能得到了有效验证,节电率达到10.90%。该控制系统实时监测油井工况,实现参数自动优化,降低油井泵抽空现象的发生,可实现抽油机井高效运行,有效提高油井智能化管理水平。

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。

基于示功图的抽油机智能间抽系统研究

随着油井产出液的开采,会出现油井供液能力不足的情况,造成抽油机运行效率低、耗能大等问题。针对这些问题,提出了一种基于示工图分析的抽油机智能间抽系统。该系统根据数字化系统采集到的示功图进行泵效分析,对供液不足的油井改为间抽模式。对间抽井提出了根据示功图面积变化来确定间抽时间的控制方法。该系统在一个数字化间歇采油井组中进行应用,结果表明该系统有很好的节能降耗的作用。

基于电液控制的采油负载模拟系统

设计了一采油负载模拟系统,其根据抽油机悬点示功图信息,通过电液控制系统使加载液压缸复现抽油机在现场工作中的所受载荷情况,从而可以对抽油机的性能进行测试;建立了该负载模拟系统的数学模型,为动态特性分析以及系统的校正提供了依据。

往复泵故障示功图灰度矩阵法特征量研究

为了准确获取往复泵故障规律和特征量用以监控和诊断往复泵工作状态。本文通过人为实验模拟往复泵液力端泵阀漏失、弹簧断裂、柱塞磨损等6种典型故障,得到了往复泵在典型故障状态下的示功图并分析其产生原因和规律;利用MATLAB编程分别对6种故障状态下的示功图提取6组灰度矩阵特征向量,所得特征量样本数据通过支持向量机训练。结果表明,其故障自动识别率能达到95%以上,具有较高的诊断准确性,可作为往复泵在线监控和故障自动诊断的数据基础。

移动式液压抽油机自适应测控系统的研制

根据油田特殊油井的排采需要,融合液压驱动技术、电气控制技术、自适应控制算法以及不规则运动曲线下的功图采集算法,研制了移动式液压抽油机自适应测控系统。该系统采用位置识别缓冲算法解决了储能式液压抽油机频繁换向带来的合流震动问题,满足了油田现场所需的运移机动性、安全性、智能控制、数据记录、状态监测等功能,作为对常规抽油机的一种补充,大幅节约了采油设备投资成本,减少了管理难度和管理费用,特别适用于油井的间歇排采作业。

抽油机变频电控装置的设计

介绍了抽油机变频电控装置的工作原理以及系统设计。

油井智能监控系统的研制与应用

抽油机井智能监控技术是集微电子、电力、计算机、通讯网络等技术于一体的智能化监控体系 ,能够实现自动监控抽油井的电流、电压、套压、回压、功率因素、示功图等技术参数 ,为科学管理抽油机井提供可靠的依据。现场应用表明 ,该系统性能可靠、技术先进、智能化控制程度高、防盗能力强、测量的数据精确度较高 。

基于示功图的油井智能间抽系统研究

在油田数字化平台的基础上开发了一套油井智能间抽系统。该系统将数字化系统采集得到的示功图转化为泵功图,根据泵功图对泵工况进行诊断,对工况为供液不足的井转为间抽模式。对间抽井提出了根据泵效的大小来确定间抽的时间。该系统在2个数字化丛式井组中进行应用,结果表明该系统起到了很好的节能降耗的作用。

基于嵌入式应用的抽油机故障诊断模型分析方法

在抽油机示功图的基础上，通过坐标变换方法，把位移坐标变成时间坐标，这样示功图变成了载荷-时间坐标图的形式，通过分析载荷随时间变化情况以及比较实际载荷和理论载荷，从而分析判断抽油机的工作状况：并且对抽油机的卡具和抽空两种典型故障诊断模型作了分析，给出适用于嵌入式应用的抽油机故障诊断方法，为嵌入式微机抽油机故障智能诊断系统的软件设计提供了依据。

基于嵌入式应用的抽油机故障诊断模型分析方法

在抽油机示功图的基础上,通过坐标变换方法,把位移坐标变成时间坐标,这样示功图变成了载荷-时间坐标图的形式,通过分析载荷随时间变化情况以及比较实际载荷和理论载荷,从而分析判断抽油机的工作状况;并且对抽油机的卡具和抽空两种典型故障诊断模型作了分析,给出适用于嵌入式应用的抽油机故障诊断方法,为嵌入式微机抽油机故障智能诊断系统的软件设计提供了依据。

煤层气井抽油机工况智能预测系统开发

抽油机工况智能预测系统采用人模式识别技术,根据示功图样本库来对采集到的抽油机示功图进行分类,以此来判断抽油机的工况。实现了软件自动诊断工况,同时达到了提前预警的目的。