一种基于变频技术的不停机间抽方法技术

一种基于变频技术的不停机间抽方法，该技术基于不停机间抽方法，采用自学习方法，建立一套油井不停机间抽方案，有效解决了井筒内液面损失和抽油机频繁启停问题，避免间抽工作中的液量损失和安全隐患；基于变频技术，有效解决了抽油机运行过程中效率低的问题，可以极大程度提高油井的生产效率，本发明专利技术避免了油井井筒和管线内因油井停止流动导致的隐患，是一种精细化、全面考虑抽油系统效率的控制方式，有效解决传统抽油机冲次优化和停机间开过程中存在问题。存在问题。存在问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变频技术的不停机间抽方法


[0001]本专利技术属于油井智能控制方法领域，尤其涉及一种基于变频技术的不停机间抽方法。

技术介绍

[0002]近年来，油田公司大力推进油井间开工程。实践证明，低液量井在现有技术条件下很难实现供排协调，油井间开是机采系统提效最关键、最具潜力、最经济有效的技术手段。随着间开井数的逐年增多，传统的人工间开方式存在明显的短板和矛盾，需要加快技术创新以助推模式转型，主要集中解决优化三方面问题：
[0003](1)传统停机间开方式，在油井停机的时间段内，由于泵漏失等因素存在，会导致油管内的液面出现下降，然后在开机生产的过程中，井筒内的变化情况是，首先液体充满油管，然后井口才能正常出液，这种情况下，严重影响抽油机的效率以及油井产量。如果采取停机间隔较小的模式间开，虽然油管内的液面可以稳定在一定范围内，但是由于停机时间短，抽油机频繁启停，存在一定安全隐患。如果采取停机间隔较大的模式间开，则油管内的液面变化幅度大，影响井口的出液。
[0004](2)停机间开方式的抽油机，抽油机本身处于“大马拉小车”状态，电机负载率低下，抽油机系统效率低；间开虽然解决了生产过程的泵效低的问题，但系统效率提升依然有限；
[0005](3)停机间开在停机状态下，由于没有流动，对于井口管线容易造成堵塞，同时井筒内也容易造成结蜡，在抽油机运行和启动过程中容易造成卡泵；抽油机停机过程中，停机位置难以控制，若抽油机驴头无法停在下死点，抽油机启动过程中，容易造成“杆打架”现象，容易造成断杆。
专利
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的旨在解决上述问题，提供一种基于变频技术的不停机间抽方法。
[0007]本专利技术所述基于变频技术的不停机间抽方法，包括：获取抽油机当前电机频率F0，然后计算其当前电机负载率L0，电机负载率可根据以下公式计算：式中L为电机负载率，F为频率，P
实
为实际输入功率，P
额
电机额定功率，a、b为常数。
[0008]计算油井在高频与低频下的每个生产区间的产量Q，耗电量E，满足：产量Q≥δQ
目
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中Q
目
为目标产液量，δ为偏差系数；筛选满足公式(2)且耗电量最小的区间，该耗电量最小的区间对应的工作时长及频率即为最优解，然后控制抽油机按照相应频率及工作时长完成不停机间抽。
[0009]进一步，本专利技术所述基于变频技术的不停机间抽方法，计算所述电机负载率包括
如下步骤：获取当前电机频率F0，判断当前频率是否处于异常状态；当F0>F
max
或者F0<F
min
时(式中F
max
为该电机的最大安全生产频率，F
min
为该电机的最小安全生产频率)，则该抽油机的电机频率当前处于异常状态，对该抽油机不做计算。当F
min
≤F0≤F
max
时，设定电机高效区间的最小负载率为L
min
(该值可根据电机负载率曲线确定)；获取频率与输入功率数据，根据公式(1)计算当前电机负载率L0；所述油井高频与低频计算包括如下步骤：如果L0≥L
min
，则电机在高频时的频率F
高
＝F0，若L0<L
min
，计算当电机负载率达到L
min
时，其对应的频率F
高
，若F
高
≤F
max
，则该频率处于电机正常频率范围内，如果F
高
>F
max
，则取F
高
＝F
max
。
[0010]将F
min
至F
高
，均分为n等份(5≥n≥3)，即ΔF≥1，则低频频率F
i
＝F0‑
i*ΔF(i＝1,2,...,n)。
[0011]确定所述最优解包括如下步骤：控制抽油机电机分别以频率组合(F
高
，F
i
)进行生产，首先以高频F
高
进行生产，采集生产过程中的动液面H，当油井动液面下降至稳定不变或者泵充满度η≤η
min
(η
min
为设定的泵充满度有效范围的最小值)，此时动液面达到最低H
min
，记录当前时间为T0。若动液面本身不下降并且泵充满度也不变化，则控制抽油机以频率F
高
持续生产。
[0012]动液面达到最低时控制抽油机以低频F
i
进行生产，采集生产过程中的动液面H，当动液面逐渐上升趋于稳定不变或泵充满度η≥η
max
时(η
max
为设定的泵充满度有效范围的最大值)，此时低频生产时段结束，动液面达到最高H
max
，记录当前时间为T
m
，计算低频生产时段内产液量Q
i
，若动液面本身不变化且泵充满度本身不变化时，控制抽油机以频率F
i
持续生产。
[0013]当动液面达到最高时控制抽油机以高频F
高
进行生产，采集生产过程中的动液面H，当动液面逐渐下降到H
min
或泵充满度η≤η
min
时，此时高频生产时段结束，记录当前时间为T
n
，计算高频生产时段内产液量Q
高
，若动液面本身不下降并且泵充满度也不变化，则控制抽油机以频率F
高
持续生产。
[0014]此时得到以频率组合(F
高
，F
i
)进行生产的完整周期内动液面随时间变化数据以及时间、产液量数据。将高频生产时段的动液面随时间变化数据进行平滑递减处理，对低频生产时段的动液面随时间变化数据进行平滑递增处理。高频生产时段T
m
至T
n
按设定周期ΔT分为k段，计算每个设定周期内的产液量ΔQ和耗电量ΔE，插值计算每个设定周期的动液面起始值H1和结束值H2；计算低频生产时段动液面从H2上升到H1时所用的时长T
t
，以及在该时段内的产量Q
t
和E
t
，此时得到设定周期内以频率组合(F
高
，F
i
)按(ΔT，T
t
)进行生产时的产量Q＝ΔQ+Q
t
，耗电量E＝ΔE+E
t
；将高频生产时段按设定周期逐步累加，计算所有区间的高频与低频时长(T
高i
，T
ti
)，产量Q，耗电量E数据。
[0015]根据以上自学习过程得到每组频率组合(F
高
，F
i
)以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变频技术的不停机间抽方法，其特征在于包括：获取抽油机当前电机频率F0，然后计算其当前电机负载率L0，电机负载率可根据以下公式计算：式中L为电机负载率，F为频率，P
实
为实际输入功率，P
额
电机额定功率，a、b为常数；计算油井高频与低频下的每个生产区间的产量Q、耗电量E，满足：产量Q≥δQ
目
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中Q
目
为目标产液量，δ为偏差系数；筛选满足公式(2)且耗电量最小的区间，该耗电量最小的区间对应的工作时长及频率即为最优解，然后控制抽油机按照相应频率及工作时长完成不停机间抽。2.根据权利要求1所述基于变频技术的不停机间抽方法，其特征在于：计算所述电机负载率包括如下步骤：首先获取当前电机频率F0，判断当前频率是否处于异常状态；如果F0>F
max
或者F0<F
min
，(式中F
max
为该电机的最大安全生产频率，F
min
为该电机的最小安全生产频率)，则该抽油机的电机频率当前处于异常状态，对该抽油机不做计算；如果F
min
≤F0≤F
max
，设定电机高效区间的最小负载率为L
min
；获取频率与输入功率数据，根据公式(1)计算常数a、b；根据公式(1)与常数a、b，计算当前电机负载率L0；计算所述油井高频与低频包括如下步骤：如果L0≥L
min
，则电机在高频时的频率F
高
＝F0；若L0<L
min
，计算当电机负载率达到L
min
时，其对应的频率F
高
，若F
高
≤F
max
，则该频率处于电机正常频率范围内；如果F
高
>F
max
，则取F
高
＝F
max
；将F
min
至F
高
，均分为n等份(5≥n≥3)，即ΔF≥1，则低频频率F
i
＝F0‑
i*ΔF(i＝1,2,...,n)；确定所述最优解包括如下步骤：以频率组合(F
高
，F
i
)进行生产，自学习计算该频率组合的最优工作时长(T
高
，T
i
)；找出频率组合(F
高
，F
i
)中单位产量最大的一个，根据公式(2)进行评价；若不满足，延长高频生产的时长T
高
，每次延长的时间步长ΔT＝10min，重新学习；若满足，该频率组合为最优频率组合；则该频率组合对应频率及工作时长为最优解。3.根据权利要求2所述基于变频技术的不停机间抽方法，其特征在于：所述自学习计算频率组合的最优工作时长的具体步骤包括：控制抽油机电机分别以频率组合(F
高
，F
i
)进行生产，首先以高频F
高
进行生产，采集生产过程中的动液面H，当一段时长T内(T为设定值，油井动液面下降幅度小于等于Δd(Δd为设定的最小变化率)或泵平均充满度η
avg
≤η
min
时(η
avg
为时段T内的平均泵充满度，η
min
为设定的泵充满度有效范围的最小值)，此时动液面达到最低H
min
，记录当前时间为T0；若动液面本身不下降并且泵充满度也不变化，则控制抽油机以频率F
高
持续生产；动液面达到最低时控制抽油机以低频F
i
进行生产，采集生产过程中的动液面H，当一段时长T内
油井动液面上升幅度小于等于Δd或泵平均充满度η
avg
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟辉，罗亚东，杨子琼，胡智军，金静斌，
申请(专利权)人：陕西埃菲克能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：