关键词：变频调速方式；游梁式抽油机；实时功图；随动控制
介绍了游梁式抽油机的工作原理，在单周期内抽油机根据井下载荷变化，可自动进行速度的连续调整，仿真模拟人工举升的发力方式，提高了抽油机的排采效率。抽油机载荷随动控制系统采用汇总示功图的方法，分析了抽油机的运行载荷变化曲线，寻找载荷突变尖峰，比较载荷曲线在抽油机上冲程和下冲程的变化形态，在1个排采周期内优化控制抽油机运行速度，降低了抽油杆的弯曲度，提高了有效冲程，降低了抽油机机械冲击，使井下采油泵尽可能多的充满液体，延长了抽油机的使用寿命，达到了增产降耗的目的。
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1抽油机载荷随动控制系统研究
抽油机载荷随动控制是依据抽油机地面功图的汇总分析而自动生成的单周期无级变速控制技术，将抽油机运行载荷曲线按照上、下冲程的方式平铺展开，多张功图重叠分析，采用一阶滞后滤波算法减少数据采集的波动，借鉴大数据分析理论降低突发事件概率，形成最终的单周期变速策略，通过单周期速度匹配模型进行变速控制。通常供液不足的油气井会在地面功图上有明显的识别特点，该类功图与理论功图相比，在右下角有明显的缺失，供液不足油气井示功图如图2所示。
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根据示功图数据，将示功图的载荷数据在时间轴上展开，形成抽油机1个周期内的载荷变化曲线，单周期载荷曲线如图3所示。利用大数据分析理论，将多次采集的数据连续展开连接，形成多周期的载荷变化曲线，多周期载荷变化曲线如图4所示。
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得到抽油机多周期载荷曲线后，需要对游梁式抽油机进行载荷核算与分析，寻找载荷变化与抽油机悬点位移和井下泵的工作周期之间的关系，利用抽油机冲次速度变化，直接影响井下泵的抽汲状态，减小供液不足井的液面撞击力度。抽油机悬点载荷分为静载荷和动载荷。影响静载荷的因素有抽油杆柱的重力、液柱载荷、泵的沉没压力和井口压力，影响动载荷的因素有抽油杆柱和液柱的惯性载荷、震动和冲击载荷、摩擦载荷等。
2载荷随动控制系统集成
载荷随动控制系统主要由游梁式抽油机、载荷传感器、角位移传感器、变频电机、控制柜组成，载荷传感器和角位移传感器负责采集抽油机的悬点载荷和运行位移，控制系统中的ＲＴＵ进行载荷随动变速控制程序运算，控制柜内变频器驱动变频电机进行调速，载荷随动控制系统结构如图5所示。
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3应用案例
经过现场试运行和系统控制参数调整，最终在某油田第二采油厂进行了现场试用验证。载荷随动变速控制采用类似人工提捞的仿生提液技术，有效增大了泵的充满度，提高了泵的排采效率，达到了最初的设计目的。试验表明，载荷随动变速控制尤其适用于泵效较低的井和稠油井。（1）有效改善功图形态。载荷随动变速控制有效改善了功图形态，使功图更加饱满，载荷随动变速控制功图如图6所示。
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（2）有效降低冲击载荷。载荷随动变速控制技术有效降低了抽油机排采过程中的冲击载荷，载荷随动冲击载荷与工频载荷对比见表2所列。
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（3）有效提高泵效。载荷随动变速控制可智能识别上、下冲程，合理地安排抽油机运行速度，采用类似人工提捞的仿生提液技术，有效增大了泵的充满度，提高了泵效，载荷随动充满度对比见表3所列。
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4结束语
（1）载荷随动变速控制使得整个冲程过程可根据井况进行不定数量的分阶段变速运行，悬点的运动速度始终根据井底情况不断地进行自适应调整，在冲击点来临之前提前进行变速驱动控制，使整个抽采机械体有效避免了最大冲击。
（2）经过试验证明，该控制方案更加适用于冲次低、供液不足的井，并对平衡度变化频繁、低产、平均运行电流较大、电流跳动较大的井有明显改善作用。
（3）载荷随动变速控制的成功研制，为抽油机精细化控制提出了一个新的方向，它将控制手段应用于抽油机的单周期控制内。该技术是自动化控制方法与采油工艺相结合的成果，充分挖掘了电气控制在采油工艺上的应用，为用户实现智能化和数字化油气田管理，提高劳动生产率、节能降耗有明显的积极作用。
参考文献：
［1］来军，程发兴，范樱花．抽油机变频控制器的应用于技术发展［Ｊ］．石油机械，2003，31（10）：65－67
论文作者:肖杨, 孙勇, 刘子滨
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：载荷论文; 抽油机论文; 冲程论文; 周期论文; 示功图论文; 曲线论文; 井下论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;