螺杆泵采油井转速测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种螺杆泵采油井转速测量方法及系统，包括：步骤1，测量螺杆泵采油井实时有功功率；步骤2，基于实时有功功率进行离散傅里叶变换；步骤3，基于离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解；步骤4，基于分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速。本发明专利技术的优点在于：通过分析螺杆泵采油井电功率曲线，能够实现螺旋泵井转速实时监测，并且估计精度较高；实时监测转速，有利于设计节能降耗措施；本发明专利技术的安全性高，实际应用时安装、运行和维护较为方便。

【技术实现步骤摘要】
螺杆泵采油井转速测量方法及系统
本专利技术涉及石油开采领域，更具体地，涉及一种螺杆泵采油井转速测量方法及系统。
技术介绍
螺杆泵石油开采系统由于设备成本低、地面设施简单、初期投入低、后期维护方便、采油效率高等优点，已经成为石油开采中普遍使用的举升方式之一。螺杆泵采油中，转速的大小直接影响到泵的效率和寿命，不同的场合、不同的工况、不同的泵的结构参数及其泵的不同时期下，对泵的特性有不同的要求，那么转速也就有不同的选取，如果选择不合理，螺杆泵的高效节能的优点就不能发挥出来，因此，螺杆泵的转速在采油过程中是一个非常重要的参数。目前螺杆泵转速的测量方法主要采用加装光杆转速传感器法和电机转速估计方法[陈实，王海文.螺杆泵井电参数法工况诊断技术]。目前螺杆泵采油井转速测量方法存在以下问题：1、转速测量采用加装传感器的方法，提高了生产运行及维护费用；2、电机转速测量方法因无法测量电机自身损耗，影响转速测量精度；鉴于目前螺杆泵采油井转速测量方法存在投资维护成本高、可实施性差且精度无法保证等问题。因此，有必要开发一种螺杆泵采油井转速测量方法及系统，通过分析螺杆泵采油井电功率曲线，实现螺杆泵采油井转速的测量。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种螺杆泵采油井转速测量方法及系统，其能够通过分析螺杆泵采油井电功率曲线，实现螺杆泵采油井转速的测量。根据本专利技术的一方面，提出了一种螺杆泵采油井转速测量方法，包括：步骤1，测量螺杆泵采油井实时有功功率；步骤2，基于所述实时有功功率进行离散傅里叶变换；步骤3，基于所述离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解；步骤4，基于所述分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速。优选地，步骤3包括：基于所述分析分解结果，提取所述功率谱的转速信号，并将所述转速信号转换为时域序列。优选地，利用以下公式提取所述转速信号：其中，P(t)—(0-t)时刻的螺杆泵采油井的有功功率；F(v)—P(t)的最大能量谱；N—P(t)的离散序列最大值；V—转速的频域信息。优选地，获取的所述螺杆泵采油井的转速为：n＝60V/t(2)其中，t—采样周期时间。根据本专利技术的另一方面，提出了一种螺杆泵采油井转速测量系统，包括：用于测量螺杆泵采油井实时有功功率的单元；用于基于所述实时有功功率进行离散傅里叶变换的单元；用于基于所述离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解的单元；用于基于所述分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速的单元。优选地，所述用于基于所述离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解的单元包括：基于所述分析分解结果，提取所述功率谱的转速信号，并将所述转速信号转换为时域序列。优选地，提取的所述转速信号为：其中，P(t)—(0-t)时刻的螺杆泵采油井的有功功率；F(v)—P(t)的最大能量谱；N—P(t)的离散序列最大值；V—转速的频域信息。优选地，获取的所述螺杆泵采油井的转速为：n＝60V/t(2)其中，t—采样周期时间。根据本专利技术的一种螺杆泵采油井转速测量方法及系统，其优点在于：通过分析螺杆泵采油井电功率曲线，能够实现螺旋泵井转速实时监测，并且估计精度较高；实时监测转速，有利于设计节能降耗措施；本专利技术的安全性高，实际应用时安装、运行和维护较为方便。本专利技术的方法和系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一种螺杆泵采油井转速测量方法的步骤的流程图。图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的螺杆泵实测电功图。图3示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的螺杆泵实测电功图功率谱。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。根据本专利技术提出了一种螺杆泵采油井转速测量方法，包括：先测出螺杆泵采油井的实时有功功率，在交流电路中，有功功率是指一个周期内发出或负载消耗的瞬时功率的积分的平均值。有功功率可通过电度表直接测得。有功功率为：其中，T为交流电的周期。通过上式得到其中，U和I为正弦交流电的有效值，为电压与电流信号的相位差。基于上述有功功率进行离散傅里叶变换。傅里叶分析方法是信号分析的重要方法，而傅里叶变换是傅里叶分析的核心方法，通过傅里叶变换把信号从时间域变换到频率域，进而可以研究信号的频谱结构和变化规律。经过离散傅里叶变换后得到功率谱，并对该功率谱进行分析分解，提取其中的转速信号，并将转速谱信号转换为时域序列，可以测量出螺杆泵采油井转速：n＝60V/t(2)。其中，P(t)为(0-t)时刻的螺杆泵采油井的有功功率；F(v)为P(t)的最大能量谱；N为P(t)的离散序列最大值；V为转速的频域信息。n为螺杆泵采油井转速；t—采样周期时间。实施例1图1示出了根据本专利技术的一种螺杆泵采油井转速测量方法的步骤的流程图。本专利技术的一个示例性实施例的螺杆泵采油井转速测量方法，包括：测量螺杆泵采油井实时有功功率；基于实时有功功率进行离散傅里叶变换；基于离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解；基于分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速。图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的螺杆泵实测电功图。图3示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的螺杆泵实测电功图功率谱。本实施例选用井号为DXY451P23的采油井进行测量，并选用型号为PCM300TP1200的螺杆泵进行采油，电机为3-225s-4,37kW如图2和图3所示，电功图采样频率为10Hz，0.1s采样一个有功功率，采样周期48s，因此有480个采样点。通过公式计算得到V＝85。进一步，可以得到n＝60V/48＝60×85/48＝105rpm/min，与实际测量的转速一致。其中，转速的单位是转/分钟，48是采集的电功图时长，v是转速的频率序列。本领域技术人员应理解，上面对本专利技术的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本专利技术的实施例的有益效果，并不意在将本专利技术的实施例限制于所给出的任何示例。以上已经描述了本专利技术的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本
的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺杆泵采油井转速测量方法，包括：步骤1，测量螺杆泵采油井实时有功功率；步骤2，基于所述实时有功功率进行离散傅里叶变换；步骤3，基于所述离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解；步骤4，基于所述分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速。

【技术特征摘要】
1.一种螺杆泵采油井转速测量方法，包括：步骤1，测量螺杆泵采油井实时有功功率；步骤2，基于所述实时有功功率进行离散傅里叶变换；步骤3，基于所述离散傅里叶变换后的功率谱进行分析分解；步骤4，基于所述分析分解结果获取螺杆泵采油井的转速。2.根据权利要求1所述的螺杆泵采油井转速测量方法，其中，步骤3包括：基于所述分析分解结果，提取所述功率谱的转速信号，并将所述转速信号转换为时域序列。3.根据权利要求2所述的螺杆泵采油井转速测量方法，其中，利用以下公式提取所述转速信号：其中，P(t)—(0-t)时刻的螺杆泵采油井的有功功率；F(v)—P(t)的最大能量谱；N—P(t)的离散序列最大值；V—转速的频域信息。4.根据权利要求3所述的螺杆泵采油井转速测量方法，其中，获取的所述螺杆泵采油井的转速为：n＝60V/t(2)其中，t—采样周期时间。5.一种螺杆泵采油井转速测...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜家厅，黄辉，王军霞，王晓港，刘德生，
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石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11