一种潜油电泵模糊控制方法技术

本发明专利技术公开了一种潜油电泵模糊控制方法，属石油开采设备潜油电泵自动控制技术领域，包括以下步骤：（1）设定潜油电泵井的目标压力值P2；（2）采集潜油电泵井的井底压力值P1(t)；（3）确定潜油电泵井的实际运行频率u(t)；（4）调整潜油电泵机组转速n(t)；（5）在下一个采样周期内，重复步骤（2）-（4）。利用井下压力监测装置对井底压力实时动态监测，以可编程控制器为控制核心，采用模糊控制算法，根据井底压力的变化对潜油电泵的转速进行智能调控，从而保证供采协调，提高潜油电泵系统效率，避免潜油电泵频繁启停以及空抽，“死井”现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属石油开采设备潜油电泵自动控制
，包括以下步骤：（1）设定潜油电泵井的目标压力值P2；（2）采集潜油电泵井的井底压力值P1(t)；（3）确定潜油电泵井的实际运行频率u(t)；（4）调整潜油电泵机组转速n(t)；（5）在下一个采样周期内，重复步骤（2）-（4）。利用井下压力监测装置对井底压力实时动态监测，以可编程控制器为控制核心，采用模糊控制算法，根据井底压力的变化对潜油电泵的转速进行智能调控，从而保证供采协调，提高潜油电泵系统效率，避免潜油电泵频繁启停以及空抽，“死井”现象的发生。【专利说明】
本专利技术涉及，属于石油开采设备潜油电泵自动控制技 术领域。
技术介绍
潜油电泵井生产过程中，必须保证油井的生产能力和泵的排量相匹配。泵的排量 由转速决定，如果潜油电泵在工频全压下工作，则转速不变，排量固定，一旦油井的供液能 力发生变化，就会导致供采失调，轻则使泵偏离合理高效区，造成系统效率低下，能源浪费 严重，重则造成空抽、"死井"，为了解决这一问题，通常采用增加变频器与井下监测装置，利 用变频器调整转速，利用井下监测装置对井底压力进行监测，其缺陷在于变频器不具备自 动调参功能，必须依赖人工根据井底压力变化进行参数调整，实时性较差且存在较多的人 为误判。 模糊控制策略属于智能控制的范畴，不依赖于被控对象精确的数学模型，适用于 具有非线性、滞后性、强耦合的复杂控制对象。潜油电泵采油系统是一个非线性系统，受到 井下温度、压力等多种不确定因素的影响，耦合性强，很难建立精确的数学模型，因此非常 适合采用模糊控制策略对其进行控制，保证其良好运行。ZL200610155598. 7公开了一种变 频调速节能的水泵模糊控制方法，分别利用PLC与模糊控制器对污水泵站的水位进行"粗 调"和"细调"，选择水位偏差和水位偏差变化率作为模糊控制器的输入，选择变频器的输出 频率作为模糊控制器的输出变量，通过建立相应的模糊控制规则库，使变频器的频率随着 水位的变化而变化，从而使泵站平稳运行于设定的目标水位，实现系统耗能最小和污水溢 出污染最小的控制目标，也避免了机泵频繁启停情况的发生；申请号为201010209019. 9的 专利申请公开了基于模糊控制的排污水泵控制方法及装置，由PLC处理平台、本地操作面 板、水位监测元件、水泵控制元件组成，该装置以PLC为核心，采用模糊控制，以污水泵坑水 位偏差及水位偏差的变化率作为输入变量，以水泵的速度为输出变量，通过建立相应的模 糊控制规则库，使装置处于自动起停及变速排污水泵，以保证污水泵坑不出现溢污水现象， 免除生产车间二次被污染的可能。 以上两种专利公开的模糊控制专门为地面排污水泵而设计，控制参数为液位偏差 和液位偏差变化率，控制目标是使泵站平稳运行于设定的目标水位，而潜油电泵系统工作 在井下两三千米深处，系统具有高温高压以及强耦合的特性，油井的液位难以实时测量，因 此这两种方法无法应用于深井下的潜油电泵采油。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的油井液位难以实时测量，从而难以对 潜油电泵转速进行智能调控的缺陷，进而提供一种根据井底压力变化对潜油电泵转速进行 智能调控的潜油电泵模糊控制方法。 本专利技术的目的是这样实现的： -种潜油电泵模糊控制方法，利用井下压力监测装置对井底压力值进行实时监 测，模糊控制器实时采集井底压力值，并与人机界面设定的目标压力值作比较，通过模糊算 法计算出实际运行频率，并传送给变频驱动单元，从而对潜油电泵机组的转速进行调整，使 潜油电泵的排量能够根据井底压力值的变化自动调控，方法实现框图如附图1所示，包括 以下步骤： 1、设定潜油电泵井的目标压力值P2 :根据潜油电泵井的设计产量和该井由测井 资料绘制的油井流入动态曲线，可得该井设计产量下的井底流压值，在人机界面的触摸屏 中将该值设定为目标压力值P2,传送并存储在模糊控制器的CPU模块内； 2、采集潜油电泵井的井底压力值PI(t):在一个采样周期内，井下压力监测装置 将监测的井底压力值PI(t)按照线性比例关系转换为标准模拟信号，并传送到模糊控制器 的模拟量输入模块，模拟量输入模块将模拟信号转换成数字信号，传送并存储在模糊控制 器的CPU模块内； 3、确定潜油电泵井的实际运行频率u(t):若潜油电泵井当前采样周期井底压力 值PI(t)与目标压力值P2相等，则保持当前运行频率不变，返回步骤2继续采集下一采样 周期的井底压力值Pl(t+1);若潜油电泵井当前采样周期井底压力值Pl(t)与目标压力值 P2与不相等，则首先确定目标压力值P2与井底压力值Pl(t)的压力偏差e(t)与压力偏差 变化率ec(t)，其次模糊化处理压力偏差e(t)与压力偏差变化率ec(t)，得到模糊压力偏差 E(t)与模糊压力偏差变化率EC(t)，然后确定模糊控制输出量U(t)，最后得到实际运行频 率u⑴； 4、确定潜油电泵机组转速n(t):模糊控制器的CPU模块将实际运行频率u(t)传 输到模拟量输出模块，模糊控制器的模拟量输出模块将其数字信号转换为模拟信号传输到 中压变频器，中压变频器调整潜油电泵机组的电源频率u(t)，从而按照n(t)与u(t)的线性 比例关系确定潜油电泵机组的转速n(t); 5、在下一采样周期内，重复步骤（2) -(4)，即可实现潜油电泵转速的智能调控。 本专利技术的有益效果是：利用井下压力监测装置对井底压力实时动态监测，以可编 程控制器为控制核心，采用模糊控制算法，根据井底压力的变化对潜油电泵的转速进行智 能调控，从而保证供采协调，提高潜油电泵系统效率，避免潜油电泵频繁启停以及空抽，"死 井"现象的发生。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的模糊控制流程框图。 图2为本专利技术的某潜油电泵井的油井流入动态曲线图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。 ，利用井下压力监测装置对井底压力值进行实时监 测，模糊控制器实时采集井底压力值，并与人机界面设定的目标压力值作比较，通过模糊算 法计算出实际运行频率，并传送给变频驱动单元，从而对潜油电泵机组的转速进行调整，使 潜油电泵的排量能够根据井底压力值的变化自动调控，方法实现框图如附图1所示，包括 以下步骤： 1、设定潜油电泵井的目标压力值P2 :根据潜油电泵井的设计产量和该井由测井 资料绘制的油井流入动态曲线，可得该井设计产量下的井底流压值，该井底流压值即为需 要设定的目标压力值P2,以某潜油电泵井为例，设计产量为26t/d，查询该井油井流入动 态曲线如附图2所示，可得该设计产量下的井底流压值为13. 5MPa，在人机界面的西门子 MP277触摸屏中将该值设定为目标压力值P2 = 13. 5MPa，传送并存储在模糊控制器的西门 子224XPCPU模块内； 2、采集潜油电泵井的井底压力值Pl(t):在一个采样周期内，井下压力监测装置 将监测的0_60MPa范围的井底压力值PI(t)按照线性比例关系转换为0-10V的标准模拟信 号，并传送到模糊控制器的西门子EM231模拟量输入模块，模糊控制器的西门子EM231模拟 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潜油电泵模糊控制方法，其特征包括以下步骤：（1）设定潜油电泵井的目标压力值P2：根据潜油电泵井的设计产量和该井由测井资料绘制的油井流入动态曲线，可得该井设计产量下的井底流压值，在人机界面的触摸屏中将该值设定为目标压力值P2，传送并存储在模糊控制器的CPU模块内；（2）采集潜油电泵井的井底压力值P1(t)：在一个采样周期内，井下压力监测装置将监测的井底压力值P1(t)按照线性比例关系转换为标准模拟信号，并传送到模糊控制器的模拟量输入模块，模拟量输入模块将模拟信号转换成数字信号，传送并存储在模糊控制器的CPU模块内；（3）确定潜油电泵井的实际运行频率u(t)：若潜油电泵井当前采样周期井底压力值P1(t)与目标压力值P2相等，则保持当前运行频率不变，返回步骤2继续采集下一采样周期的井底压力值P1(t+1)；若潜油电泵井当前采样周期井底压力值P1(t)与目标压力值P2与不相等，则首先确定目标压力值P2与井底压力值P1(t)的压力偏差e(t)与压力偏差变化率ec(t)，其次模糊化处理压力偏差e(t)与压力偏差变化率ec(t)，得到模糊压力偏差E(t)与模糊压力偏差变化率EC(t)，然后确定模糊控制输出量U(t)，最后得到实际运行频率u(t)；（4）确定潜油电泵机组转速n(t)：模糊控制器的CPU模块将实际运行频率u(t)传输到模拟量输出模块，模糊控制器的模拟量输出模块将其数字信号转换为模拟信号传输到中压变频器，中压变频器调整潜油电泵机组的电源频率u(t)，并按照n(t)与u(t)之间的线性比例关系确定潜油电泵机组的转速n(t)；（5）在下一个采样周期内，重复步骤（2）‑（4），即可实现潜油电泵转速的智能调控。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田芳勇，陈传东，宋衍，肖继威，谢卫兵，董国强，石懋峘，罗代亮，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11