278
1 冲次优化的意义及现状
现在油田广为采用的数字化抽油机智能调节冲次的具体过程是通过载荷、位移传感器，获得载荷位移功图，即地面功图[1]，利用地面功图和油井参数，通过求解波动方程，得到抽油泵的泵功图，由泵功图得出泵的有效冲程，计算得产液量。这样，数据需要从井口开始采集，经过网络传输，在工控机上进行运算，由工控机下达控制执行指令。虽然理论上形成了闭环控制，能够合理解决冲次的优化和调整，但是多台抽油机与同一台工控机的数据传输，功图分析计算较为复杂，计算过程需要一定时间，因此数据和控制命令的传输在间断的情况下进行，闭环控制实时性较差。 现有的数字化抽油机冲次调整方法计算量大的主要原因是功图分析过程，即由悬点示功图导出泵的功图，得到油井的产液量，这一过程中通常要求解波动方程，过程较为复杂。因此提出基于示功图面积变化的冲次优化调整方法，在不依赖于工控机的运算和控制基础上，同样可以能够实现抽油机数据采集、运算和控制，保证抽油机更加可靠的运行。 2 基于示功图面积变化的冲次优化调整方法及实现2.1 冲次优化调整方法
在现有数字化抽油机基础上提出基于悬点示功图面积变化的冲次调整方法。具体方案为在现有的基础上，增加冲次调整优化模块。在现有的数字化抽油机井口RTU和冲次调节变频器间增加冲次调整优化模块，主要功能有接收载荷位移信息形成悬点示功图，计算示功图面积及变化率，完成RTU对变频器的控制和冲次的调整优化。对单井信息的采集和接收控制命令通过RTU进行，仅将RTU对变频器的通信控制功能转移到冲次调整优化模块中。悬点示功图是由位移和载荷组成的数据点，点和点进行直线连接构成的图形。在计算示功图面积时，按照位移信息采集把示功图依据横坐标间的差计算，并计算每个单元的面积，然后各个面积相加，得到示功图的面积。
采用以上方法分别记录当前示功图的面积k S ，下一个时刻示功图面积1+k S 和前一时刻面积1−k S 。分别计算当前示功图面积与下一时刻示功图面积差1+∆=−k k k S S 和前一时刻示功图面积与当前示功图面积差11−−∆=−k k k S S ，若∆k 在误差允许范围内，则保持现有冲次不变，当前冲次为最佳；否则比较两个差值∆k 和1−∆k 的大小，若1−∆>∆k k 且∆k 大于误差允许范围，则需要降低冲次；否则需要提高冲次。
2.2 冲次调整优化模块的实现
srte
从以上分析可以得出冲次优化调整模块的输入为RTU
缘114
采集的载荷传感器和位移传感器信息，输出为对变频器的控制信息。冲次调整模块采用单片机完成相
应程序功能的实现，单片机型号为C8051f020。
（1）载荷位移信息接收
单片机上可以实现MODBUS通信，而RTU采用了标准的MODBUS通信协议，因此单片机C8051f020与RTU之间可以进行基于MODBUS的数据通信。RTU支持RS485总线，因此根据通信协议，用单片机C8051f020读取RTU上传给工控机的数据。单片机C8051f020有两个串口通信单元，对其中一个串口进行通信程序的编写，功能上实现读取载荷和位移传感器的信息。
（2）示功图面积变化及冲次调整
利用上节的方法，在单片机内部建立坐标系，累加各个信息点的面积，得到单个示功图的面积。在此分别计算3个时刻的示功图面积，并计算它们的差值。从而比较示功图面积变化的趋势，寻调整冲次的方向，增加或者降低冲次。
（3）变频器通信控制
现有的数字化抽油机RTU与变频器之间采用的是MODBUS通信的方式[2-3]，因此保留其通信方式不变，在单片机C8051f020上编写相应的通信程序。变频器通信控制程序利用单片机C8051f020的另一串口通信单元进行编程，硬件电路与RTU通信相似。
33dxdx
（4）试验验证
为了验证冲次调整方法的有效性，在某油井进行了试验，抽油机型号为CYJW7-2.5-26HF抽油机。应用后冲次调整无需停机，在线自动调整，可以做到无人值守。在冲次调整过程中的对示功图进行记录。计算示功图面积时，为了方便比较将数据进行了归一化处理。从示功图记录结果分析，冲次较高时，示功图面积变小，泵充满度可能不高，降低冲次后示功图面积变大，泵充满度可能提高。随着采油的继续，冲次的不断调整优化，示功图面积的变化将会很小，最终在误差允许范围内，冲次达到最佳状态。
3 结束语
1）采用基于示功图面积变化的调整优化冲次方便可行。在现有数字化抽油机基础上增加冲次调整优化模块，增加了抽油机的智能性。
2）用单片机完成了示功图面积的计算和与RTU、变频器的通信功能。冲次与油井供液能力的匹配变化，通过示功图面积的变化体现出来，通过单片机的计算和与变频器的通信，执行了冲次的调整。
参考文献
聚氨酯1[1]张胜利，郭吉民，陈伟兰.基于抽油机井参数敏感性分析的优化设计及应用[J].石油天然气学报，200
8，30（5）：321-323.
[2]杨道锴，谌海云，吉宁. 无游梁长冲程抽油机变频控制系统设计[J].自动化应用，2016，（1）：12-17.
[3]刘美欧.变频器在石化生产中抽油机控制系统的应用[J].科技创新导报，2014，（8）：80-85.
基于示功图面积变化的抽油机冲次优化调整方法
徐向前
西安石油大学 陕西 西安 710065
摘要：在现有的数字化抽油机的RTU和变频器之间增加冲次调整优化模块，模块由单片机作为核心芯片，根据悬点示功图面积的变化优化调整冲次，同时完成与RTU和变频器的通信控制。这样抽油机具有了智能控制冲次的能力，不再依赖上位工控机。在采油现场进行了试验，试验结果证明该方法可行，冲次的调整优化符合油井供液能力变化的趋势。
关键词：游梁式抽油机 示功图 参数优化
捕鱼网具
基金项目：陕西省教育厅项目，项目编号2013JK1024
香蜜果
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议