基于动液面的智能采油控制系统

基于动液面的智能采油控制系统是将油井动液面等决定抽油机运行的最重要监控对象作为控制核心,实现抽油机井的闭环控制及准确控制,做到在线调参,提高抽油机井的系统效率,实现节能降耗和增产增收的有机统一。     

丛式井场抽油机井群错峰开井间抽运行调度优化

低渗油藏丛式井抽油机井群大多数油井供液不足,需要错峰开井和间抽运行,而依靠人工经验制定的调度方案易致油井产生运行能耗高、成本增加、管线冻堵等问题。为此,以能耗最小为目标函数,考虑单井和多井的最低产量约束,最小和最大开井时间等约束,结合抽油机井开抽产量下降和关井产能恢复的变化规律,将该调度优化问题描述为混合整数非线性规划模型,经过线性化转化为混合整数线性规划模型,应用求解器Gurobi进行求解,快速得到错峰开井间抽调度方案。实例研究表明:以长庆油田WXX丛式井组10口井为例,根据模型制定的错峰开井间抽优化调度方案,实现了该丛式抽油机井群的优化运行,日累计总产量平稳,耗电降低了39.9%,节能降耗效果显著。     

智能化抽油系统

从智能化抽油系统的工作原理、系统设计、室内实验和油田现场试验等方面进行了研究 .室内实验分析了粘度、孔径比、冲次和上下冲程速比对抽油系统泵效的影响 .结果表明 ,在调节抽油机冲次的同时调节抽油机上下冲程速比比仅调节冲次对抽油系统泵效影响更为明显 ,并指出上下冲程速比不能调得太高 ,以 Vr ≤ 2为宜 .经克拉玛依油田 5口油井现场试验表明 ,在采油生产中应用智能化抽油系统 ,单井平均增产达 33.86% ,单井平均节能达 1 9.2 7% .冲次和上下冲程速比无级调节 ,抽空控制简单易行 ,减轻了工人劳动强度 ,提高了劳动生产率 ,最终提高了抽油系统的系统效率 .     

辽河油田抽油机节能降耗技术研究与分析

目前辽河油田机械采油系统能耗约占全部能耗的1/3左右,搞好机械采油系统的节能工作对整个油田的节能降耗工作具有十分重要意义。文中通过对抽油机井能耗现状分析,找出了影响抽油机系统效率的主要因素,对抽油机能耗治理提出了可行的措施和建议,以指导高能耗抽油机井的治理,从而达到降低机械采油成本、提高经济效益的目的。     

抽油机井地面设备组合优化与节能技术

抽油机井的各种节能型机电设备的优化配置可以显著提高抽油机井的系统效率。按照可独立进行节能改造的原则,将抽油机井地面系统划分为电控箱、电动机、抽油机三个单元,建立了抽油机井数据库。提出了地面设备合理配置的混合离散变量优化模型,研究了求解策略,并编制了抽油机井地面设备优化组合软件。现场应用结果表明,利用抽油机井地面设备组合优化与节能技术开发的优化软件,可以实现抽油机井地面耗电设备的合理配置,提高系统效率,具有显著节能效果。     

基于动液面与套压的抽油控制系统

油井动液面和套管环空压力是影响抽油机效率与能耗的重要因素。设计了一种基于动液面与套压的抽油控制系统,该系统主要由动液面和套压检测仪、以STM32为核心的智能控制器、变频器和电磁阀构成,动液面和套压双回路抽油控制策略分别采用模糊控制和位控制算法,智能控制器通过抽油机变频器和井口电磁阀实现最佳抽油冲次与最优抽油状态控制。实验结果表明,该抽油控制系统能够确保油井动液面准确和套压稳定,实现抽油机低能耗下的高效生产,在油田开发与生产中有较高的应用价值。     

基于信息融合的叶片加工间隙在线检测方法

为了精确实现电解加工间隙的在线检测,基于六维力和加工电流,利用多传感器数据融合理论,将六维力传感器信息与加工电流传感器信息进行融合,采用最小二乘加权融合算法,得到间隙融合方程式.该融合方程式比六维力或加工电流单独信号得到的方程更准确反映间隙值,从而实现两类传感器信息综合检测加工间隙.以某型航空发动机叶片为对象,对半面、斜面、叶片型面3种加工阴极进行试验,利用融合方程式在线检测加工间隙.试验表明:信息融合可以提高加工间隙在线检测的准确性,融合公式在间隙范围为0.2～0.4 mm内,实现检测误差小于10%.     

机采井动态管理研究

本文从日常管理、抽油参数等方面入手,综合利用现代化方法对机采井的监测、资料录取生产动态数据及地面、地下参数等进行综合分析,正确评价机采井生产状况,并及时优化调整,以适应机采井生产环境、供液能力等方面的变化,实现机采井的动态管理,达到挖据油的潜力提高机采井产量、节能降耗的目的。     

利用综合粘度因子评价系统效率

抽油机井系统效率反映了油井对能量的利用程度,准确地评价抽油机井系统效率是有效衡量有杆抽油系统性能的关键。根据油井耗能的重新分析,提取了原油粘度、含水率、气油比3个显著的影响因素。利用数据拟合和0~1数值规范化处理方法根据其内在关系把三者整合成综合粘度因子,并通过定义新变量——无因次气油比与效率实现率,构建了抽油机井的系统效率评价模型。得到了系统效率评价图,作为确定抽油机井系统效率理论上、下限的基本方法。提出的模型在某油田进行了初步应用,得到的系统效率与实测效率基本吻合,为下一步是否采取优化措施以及各井的优化顺序提供了理论基础。     

低气压对棒-板间隙工频放电特性影响研究

为研究低气压对棒-板间隙工频放电特性影响,利用低气压放电试验平台对1~20 kPa气压范围内200~500 mm棒-板间隙工频放电进行了试验研究,分析了工频50%击穿电压U_(50%)与气压P及间隙距离d的关系;以及气压对放电通道外形的影响。研究结果表明:在1~20 kPa气压范围内不同间隙距离下U_(50%)-P曲线均有饱和趋势,开始出现饱和趋势的拐点随间隙距离增大向低气压方向移动且拐点处击穿电压U_(50%)和间隙距离与气压乘积Pd之间存在函数关系。随气压升高放电通道由低亮度"间断状"逐渐收细、变亮为高亮度"连续状",曲折现象逐渐显著。研究成果为进一步开展低气压下长间隙放电研究提供参考。     

有杆抽油系统诊断方法研究与应用

以有杆抽油系统动力学行为分析为基础,将基础理论研究和应用技术有机地结合起来,建立了考虑悬挂系统弹性的直井和定向井有杆抽油系统诊断模型,研究了基于B/S（Brower/Server）模式的有杆抽油系统故障诊断方法,利用Internet技术和Web技术开发了相应的软件系统, 通过浏览器即可实现对有杆抽油系统快速、准确的故障诊断,并给出了诊断算例,诊断结果验证了该系统的有效性。基于B/S模式的有杆抽油系统故障诊断对避免井下作业的盲目性,提高系统效率,降低采油成本,实现油田企业信息化和提高油井的科学管理水平具有重要意义。     

NHW-1型涂层油管耐磨性能评价

杆、管偏磨问题已成为制约抽油机井采油工艺技术发展的最大瓶颈,目前的治理措施存在诸多的不适应性。室内研究及现场试验证明NHW-1型涂层油管对偏磨抽油机井的杆、管有很好的保护作用,该涂层油管与普通油管对比,可延长管杆使用周期2.6倍以上,是目前国内外较为先进的抽油机井杆、管偏磨治理技术。     

滑移及黏度对超精密气浮工作台性能影响研究

针对超精密气浮工作台内部微小间隙气体的性能展开研究,实现了微尺度下气体滑移及黏度对气浮工作台性能影响的分析。基于气体润滑理论和微尺度下气体滑移和黏度的研究,实现了气浮工作台内气膜流态模型的修正,利用有限差分法给出了雷诺方程的数值求解过程;通过求解修正模型,分析不同供气压强和气膜间隙下,滑移和黏度对气浮工作台性能影响的机理。研究结果表明:气体滑移和黏度会引起气浮工作台承载力的降低和气膜刚度的增大,但不会改变供气压强和气膜间隙对工作台的影响趋势,只是影响程度发生改变,当同时考虑滑移和黏度时,承载力比忽略时降低最多(约为21.95%),最大刚度比忽略时提升最大(约为15%)。滑移和黏度的存在使得气浮工作台的实际性能最优参数小于理想的最优性能参数,最优气膜间隙由原来的10μm变为6μm。最后,通过试验验证发现,同时考虑气体滑移和黏度时,气浮工作台的性能最接近实际工况,承载力的仿真曲线与试验曲线最吻合,刚度的试验值与仿真值的误差约为9.59%。     

智能化抽油系统

从智能化抽油系统的工作原理,系统设计,室内室验和油田现场试验等方面进行了研究,室内实验分析了粘度,孔径比,冲次和上下冲程速比对抽油系统泵效的影响,结果表明,在调节抽油机冲次的同时调节抽油机上下冲程速比比仅调节冲次对抽油系统泵效影响为明显,并指出上下冲程速比不能调得太高,以Vr≤２为宜,经克拉码依油田５口油井现场试验表表,在采油生产中应用智能化抽油系统,单井平均增产达３３．８６％,单井平均节能达１９．２７％,冲交和上下冲程速比无级调节,抽空控制简单易行,减轻了工人劳动强度,提高了劳动生产率,最终提高了抽油系统的系统效率。     

一种新型抽油装置的设计

针对抽油技术的现状和存在的问题 ,设计了一种不同于有杆抽油方法的井下自动跟踪式抽油装置。这种装置的地下部分为自同步换向式抽油装置。论述了井下自同步换向式抽油装置 (信号反馈式抽油装置 )的换向原理和地面电控装置的工作原理及地面平衡缸与井下动力液缸的位置匹配和调节技术措施。设计表明 ,这种新型抽油装置具有结构简单、加工容易、成本低、工作可靠等特点 ,适宜于深井抽油 ,液压站可远离井口控制 ,便于集中管理。     

不同抽油机井系统效率计算模型研究与节能效果

为降低油井生产能耗和提高系统效率,油田应用了多种新型节能抽油机,但缺乏节能抽油机特性与节能效果及其选型理论的研究。为此,基于常规游梁式抽油机、异相型抽油机、调径变矩抽油机、异型抽油机和皮带式抽油机的工作动态特性,建立了不同抽油机的油井地面效率计算模型,并运用抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和井下泵的受力状况为边界条件,建立了抽油机井地面功图与泵功图的计算模型;井下举升效率和系统效率计算模型。研究不同抽油机井的系统效率和节电率,分析了不同井液黏度和不同下泵深度对抽油机井系统效率的影响。结果表明,与常规游梁式抽油机相比较,其它四种抽油机都能达到提高系统效率和节电节能的目的,其中皮带式抽油机的系统效率为最高,相对于常规游梁式抽油机井提高9.06%,节电率为22.36%;随着井液黏度的增大,油井生产系统效率均降低,皮带式抽油机井的下降幅度较小,适合于稠油井的应用;抽油机井存在油井生产系统效率最高的合理下泵深度(或合理沉没度)。     

基于供排协调的抽油机采油井智能控制系统

抽油机采油井的产量取决于油井产能和抽油泵排量两个方面。根据抽油机井采油供排协调原理,分析油层子系统向井底的供油能力和抽油机采油子系统排出能力之间的协调关系,建立了以保持恒定泵沉没压力为限定条件的供排协调冲次自动调节模型。采用油井工作状况实时监测数据,计算得到沉没压力。根据与设定沉没压力比较的差值大小调节电机供电频率,自动控制冲次,实现油井恒定泵沉没压力条件下的供排协调,从而使采油系统自动适应产能变化,使油井处于稳定生产状态。采用研究的技术能够实现稠油热采井、二氧化碳吞吐井等产能变化油井智能自动调参生产。该技术在油田现场进行了试验,对油井应用实例进行了分析。     

提升机电机械盘式制动器的间隙与压力控制

制动间隙调节和正压力控制是电机械盘式制动器设计和实现的关键问题。通过对矿井提升机电机械盘式制动器的分析,建立了包括电机、减速器、碟簧及螺纹副的数学模型。使用遗传算法和模糊控制律优化比例-积分-微分控制器(proportional-integral-derivative, PID)的参数选择。针对制动间隙和正压力控制,将具有自整定功能的PID应用在矿井提升机电机械盘式制动器。对比仿真与试验结果,讨论了控制器的性能。试验表明：制动间隙调节时间为0.8 s,上升时间为0.4 s,稳态误差为4%;制动器正压力与电机电压呈线型关系,模糊PID控制器能够将制动正压力控制在目标范围内,具有很好的跟踪性能。     

基于长短时记忆神经网络的抽油机井故障智能预警

准确预测抽油机井故障对油田生产具有重要意义。针对新疆油田某区块抽油机井故障情况,统计了500口油井的生产数据,明确了结垢、结蜡、杆管腐蚀、杆管疲劳、杆管偏磨5种引发抽油机井故障的主要因素;基于长短时记忆神经网络(long short-term memory networks, LSTM),构建了油井故障智能预警模型;筛选出影响油井故障的14种特征参数进行小波降噪处理,借助自适应矩估计算法对模型进行训练与测试。研究结果表明,模型预测准确率为96.81%,能够为油田提供较为准确的抽油机井故障预警信息。     

基于力信号和智能控制的电解加工间隙检测与控制

采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号,利用小波变换对采集的信号进行降噪处理,得到一条随着间隙减小而光滑增大的力信号趋势曲线.用这些力-间隙数据对训练一个BP神经网络,通过训练好的网络和在线测得的力实现间隙的在线预报,并设计了一个模糊控制器.利用上述从试验中获得的间隙-力关系训练另一个BP神经网络,实现间隙向力信号的映射,把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号,以此作为模糊控制器的输入,以加工电压的增量作为模糊控制器输出,实现对间隙的控制.在Matlab的simulink模块中建立了由神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合组成的智能控制系统的仿真模型,进行了仿真试验,试验结果表明对间隙的控制效果满意,特别是快速性和鲁棒性好.