游梁式抽油机节能打摆控制方法及物联智能控制系统
摘要文本
本发明提出了游梁式抽油机节能打摆控制方法及物联智能控制系统，涉及油田采油技术领域，本方法基于平均功率最小原则，通过功率曲线全过程寻找打摆位置角并判断此打摆位置角是否位于接近开关附近。当打摆位置角在接近开关附近时为最佳曲柄打摆位置角；当打摆位置角不在接近开关附近时，计算打摆位置角对应的功率Pd1以及在接近开关位置处重新计算新打摆位置角，并计算新打摆位置角对应的功率Pd2；比较功率Pd1、Pd2，若Pd1<Pd2则打摆位置角为最佳曲柄打摆位置角，若Pd1≥Pd2则新打摆位置角为最佳曲柄打摆位置角。本发明所提方法避免了因曲柄打摆产生的累计误差导致能耗增加的现象，从而达到节能效果，极大提高了单井作业效率。
申请人信息
- 申请人:希望森兰科技股份有限公司; 黑龙江省荣泽石油设备有限公司
- 申请人地址:610207 四川省成都市双流区西航港经济开发区空港二路二段1599号
- 发明人: 希望森兰科技股份有限公司; 黑龙江省荣泽石油设备有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 游梁式抽油机节能打摆控制方法及物联智能控制系统 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202410162112.0 |
| 申请日 | 2024/2/5 |
| 公告号 | CN117703322A |
| 公开日 | 2024/3/15 |
| IPC主分类号 | E21B43/12 |
| 权利人 | 希望森兰科技股份有限公司; 黑龙江省荣泽石油设备有限公司 |
| 发明人 | 张树林; 张正松; 杜澎 |
| 地址 | 四川省成都市双流区西航港经济开发区空港二路二段1599号; 黑龙江省绥化市安达市哈大齐工业走廊安东一大道以西, 安东十路以南 |
专利主权项内容
1.一种游梁式抽油机节能打摆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，定义抽油机驴头位于下死点，曲柄与连杆处于同一直线时为曲柄旋转的初始位置，即曲柄旋转角度为0度；曲柄旋转中心的正下方安装有接近开关用于准确反应曲柄位置和行程，定义曲柄从初始位置顺时针旋转θ度后到达接近开关位置处；步骤S2，曲柄旋转一周360度得到n个功率~/>，每个功率/>~/>对应一个曲柄旋转角，曲柄旋转角/>计算公式如下：
，其中，n为曲柄旋转一周得到的功率点数，π为圆周率；步骤S3，计算曲柄打摆角度α所对应的m个功率点数：
，其中，m为曲柄打摆角度α对应的功率点数，α为曲柄打摆角度，为向下取整符号，n为曲柄旋转一周得到的功率点数，π为圆周率；步骤S4，从曲柄旋转初始位置开始，到再次到达曲柄旋转初始位置结束，依次计算m个点的平均功率，m个点的平均功率/>计算公式如下：
，其中，为m个点的平均功率，m为曲柄打摆角度α对应的功率点数，n为曲柄旋转一周得到的功率点数，/>为n个功率/>~/>中的第/>个，/>；步骤S5，比较m个点的平均功率，选择最小的平均功率/>，根据最小的平均功率可得到曲柄打摆角度α由打摆位置角/>构成，曲柄打摆角度α计算公式如下：
，α为曲柄打摆角度，β为曲柄打摆角度α的打摆起始位置角，为曲柄打摆角度α的打摆结束位置角；步骤S6，判断是否在接近开关附近，即判断集合/>是否包含于，其中，β为曲柄打摆角度α的打摆起始位置角，为曲柄打摆角度α的打摆结束位置角，θ为曲柄从初始位置顺时针旋转到达接近开关位置时所旋转的角度；若集合不包含于/>，进入步骤S7；若集合包含于/>，进入步骤S14；步骤S7，计算一组在打摆位置角的打摆功率/>，打摆功率/>计算方式如下：打摆位置角为，即打摆范围不在接近开关附近时，随着打摆周期的增加，打摆位置角/>会因为累计误差而产生偏移，即打摆位置角变为/>，ε表示因累计误差而产生的偏移角，此时需要抽油机连抽一个周期来校准打摆位置角，定义抽油机井连抽一个周期功率为/>，即打摆功率/>；步骤S8，计算一组在接近开关处的打摆功率；集合/>不包含于/>时需考虑由于曲柄本身存在一定的宽度，导致曲柄打摆角度α产生了一定的偏移，此时定义新曲柄打摆角度为/>；根据曲柄的弧长L以及曲柄半径r可计算出曲柄宽度角为/>、新曲柄打摆角度/>，曲柄宽度角/>计算公式、新曲柄打摆角度/>计算公式如下：
，
，其中，为曲柄宽度角，L为曲柄的弧长，r为曲柄半径，/>为新曲柄打摆角度，α为曲柄打摆角度；步骤S9，计算新曲柄打摆角度所对应的/>个功率点，/>个功率点的计算公式如下：
，其中，为新曲柄打摆角度/>对应的功率点数，/>为新曲柄打摆角度，/>为向下取整符号，n为曲柄旋转一周得到的功率点数，π为圆周率；步骤S10，从对应的功率点/>开始到/>对应的功率点/>停止，依次计算个点的平均功率/>，s、x的计算公式如下：
，
，其中，s为对应的功率点的位置序号、x为/>对应的功率点的位置序号，新曲柄打摆角度/>，θ为曲柄从初始位置顺时针旋转到达接近开关位置时所旋转的角度，n为曲柄旋转一周得到的功率点数，/>为向下取整符号，π为圆周率；其中，平均功率的计算公式如下：
，其中，为/>个点的平均功率，/>为新曲柄打摆角度/>对应的功率点数，/>为个功率点/>~/>中的第/>个，s为/>对应的功率点的位置序号、x为/>对应的功率点的位置序号，/>；n步骤S11，比较个点的平均功率/>，选择最小的平均功率/>，根据/>可得到新曲柄打摆角度/>由打摆位置角/>构成，新曲柄打摆角度/>计算公式如下：
，
为新曲柄打摆角度，/>为新曲柄打摆角度/>的打摆起始位置角，/>为新曲柄打摆角度/>的打摆结束位置角；步骤S12，打摆位置角为，即打摆范围在接近开关附近，此时打摆位置角不会随打摆周期产生累计误差，即ε为零度，此时打摆功率为/>；步骤S13，比较打摆位置角不在接近开关附近打摆功率与打摆位置角在接近开关附近打摆功率/>，若/>，则打摆位置角不在接近开关附近，即打摆位置角为/>，此时打摆功率最低，最低打摆功率为/>；若/>，则打摆位置角在接近开关附近，即打摆位置角为/>，此时打摆功率最低，最低打摆功率为/>；若/>，则考虑相对安全性打摆位置角在接近开关附近，即打摆位置角为/>，此时打摆功率最低，最低打摆功率为/>；步骤S14，若集合包含于/>，则打摆位置角为/>，此时打摆功率最低，且最低打摆功率/>为/>。