抽油机节能方法研究

发布时间：2017-07-26 21:33

  本文关键词：抽油机节能方法研究

  更多相关文章： 抽油机 节能方法 节能控制系统 PID控制

【摘要】：抽油机作为油田采油的核心设备,在油田生产中发挥着重大作用。但是抽油机能耗大,效率低等问题一直存在。导致这一问题的主要原因是抽油机电机和油井供液能力不匹配,这是因为抽油机在设计时一般按照所需的最大负荷选择抽油机电机,但抽油机正常运行时其所需的能量远小于最大负荷时的能量。为解决上述问题,本文对抽油机节能方法进行了研究。本文研究了现有主流抽油机节能方法,主要有示功图法、电功率法和动液面法。动液面法的核心思想是根据油井液面的变化来调节抽油机电机转速,进而改变抽油机的冲次,实现节能。文章根据变频调速的原理建立了抽油机电机的数学模型,结合动液面高度和抽油机电机转速的数学关系构成了闭环控制系统。根据系统的特点,设计了速度PID控制器用于控制电机转速,液位PID控制器用于根据液面高度调节电机的给定转速。借助Matlab的Simulink工具对闭环控制系统的输出转速进行了仿真。为了验证抽油机节能控制系统的节能效果,本文设计了实验平台。其中硬件部分主要由PLC控制器、变频器、旋转编码器、液位传感器和高速计数器构成。软件部分主要以动液面法为控制核心采用梯形图的编程语言设计完成。通过设计好的实验平台进行实验,将系统运行一小时,可以看出系统根据不同液面的变化来改变抽油机电机转速,进而改变抽油机冲次。说明设计的抽油机节能控制系统可以按照预期运行。将其与没有动液面法的控制系统进行对比,表明在相同运行时间内加入动液面法的控制系统具有较少的耗电量。验证了本文设计的抽油机节能控制系统具有较好的节能效果。本文中所用的方法在抽油机节能方面可以起到积极作用,能够有效的减少抽油机耗电量,可以为油田管理和研究人员提供一个可借鉴的方案。
【关键词】：抽油机 节能方法 节能控制系统 PID控制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.1;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 国内外研究现状7-10
• 1.2.1 抽油机节能控制器的研究现状7-9
• 1.2.2 抽油机节能方法的研究现状9-10
• 1.3 抽油机的发展趋势10
• 1.4 本文的主要研究内容10-12
• 第2章 抽油机的工作原理及能耗分析12-23
• 2.1 抽油机的基本结构12-13
• 2.1.1 游梁式抽油机基本结构12
• 2.1.2 立式抽油机的基本结构12-13
• 2.2 抽油机的工作原理13-15
• 2.2.1 抽油机采油系统的工作原理13-14
• 2.2.2 抽油泵的组成及工作原理14-15
• 2.3 抽油机的能耗分析15-18
• 2.3.1 抽油机能耗的组成15-16
• 2.3.2 抽油机主要能耗分析16-18
• 2.4 抽油机节能方法18-23
• 2.4.1 抽油机节能方法分析18-22
• 2.4.2 抽油机节能控制方法选取22-23
• 第3章 基于动液面法的抽油机节能方法研究23-35
• 3.1 油井动液面变化规律23-26
• 3.2 基于动液面法的节能方案研究26-35
• 3.2.1 油井动液面与抽油机冲次数学关系的建立27-29
• 3.2.2 抽油机冲次与电机转速数学关系的建立29-33
• 3.2.3 节能方案的总体设计33-35
• 第4章 基于动液面法抽油机节能控制系统的仿真35-44
• 4.1 抽油机电机变频调速研究35-37
• 4.2 抽油机用异步电机变频调速仿真模型的建立37-40
• 4.3 节能控制系统仿真及其结果分析40-44
• 第5章 基于动液面法的抽油机节能控制系统设计44-58
• 5.1 基于动液面法抽油机节能控制系统硬件实现44-51
• 5.1.1 控制器的组成及硬件实现45-47
• 5.1.2 变频器的原理及控制方式47-49
• 5.1.3 检测装置49-51
• 5.1.4 监控设备的组成及应用51
• 5.2 基于动液面法抽油机节能控制系统软件实现51-58
• 5.2.1 软件总体设计52
• 5.2.2 软件组成52-56
• 5.2.3 系统控制程序设计56-58
• 第6章 抽油机节能控制模拟实验58-66
• 6.1 抽油机节能控制模拟实验介绍58-59
• 6.2 抽油机节能控制系统模拟实验测试59-62
• 6.3 节能效果实验分析62-66
• 第7章 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 田春艳;为抽油机春检“上保险”[J];中国石油石化;2005年10期

2 刘强;;抽油机设备规范化管理[J];油气田地面工程;2005年11期

3 王勇,张刚,王同占,蔡学兵;抽油机的优化与节能[J];内蒙古石油化工;2005年01期

4 孟祥伟;李莲;王宏;尹林辉;于华忠;唐守忠;;抽油机简易卸载工具的研制与应用[J];石油机械;2006年04期

5 高艳秋;于永波;高桂红;;抽油机井用电机选配方法[J];油气田地面工程;2006年11期

6 卢东风;徐晓娟;张晓峰;徐宏;;抽油机井智能化组网管理[J];油气田地面工程;2006年12期

7 张杰环;;提高抽油机井有效时率的方法[J];油气田地面工程;2008年02期

8 郭小哲;刘跃忠;孙宝龙;王霞;;抽油机井系统效率方案优选及因素分析[J];钻采工艺;2008年03期

9 尚志会;;塔架式数控抽油机的应用价值[J];中国石油企业;2009年06期

10 李璐;;抽油机节能的有效手段[J];科技创新导报;2009年25期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吉效科;高长乐;林泉;孙存文;程爱国;;无基础抽油机侧面抗风能力的分析与计算[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年

2 李艳秋;白士平;;抽油机井智能调平衡技术的推广应用[A];创新驱动，，加快战略性新兴产业发展——吉林省第七届科学技术学术年会论文集（上）[C];2012年

3 杨杰;刘晓垒;侯锦丽;胥毅;张自强;;基于功图饱满度的抽油机无线闭环调控技术[A];2013数字与智能油气田（国际）会议暨展会论文集[C];2013年

4 董振刚;李洋;崔海清;;抽油机井抽汲参数优化设计方法[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

5 阳忠华;李跃;;浅谈数字化抽油机事故风险与防范[A];创新·质量·低碳·可持续发展——第十届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集[C];2014年

6 王涛;汤永;崔海清;;油层压裂后抽油机系统抽汲参数优化方法[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集（下册）[C];2012年

7 唐旭;肖然;吴斌贤;;简析智能滚筒皮带式抽油机在孤东油田的应用[A];第四届胜利油田北部油区疏松砂岩油藏开发技术研讨会论文集[C];2008年

8 李友铁;;细化管理措施 提高机采井系统效率[A];山东石油学会油气储运系统节能降耗技术交流会论文集[C];2008年

9 谢朝阳;周好斌;;基于动液面控制的抽油机变频控制系统[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年

10 南北杰;王科;丁金岗;冯永宏;任佩华;;通过抽油机尾平衡改造提高系统效率[A];低碳经济促进石化产业科技创新与发展——第六届宁夏青年科学家论坛论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 通讯员 宁海利;抽油机节能装置有较大普及空间[N];中国石油报;2008年

2 记者 王志田;大庆油田自主研发国内首台全平衡抽油机[N];中国石油报;2009年

3 王智玮　记者 幸福;油田自主研发国内首台全平衡抽油机[N];大庆日报;2010年

4 记者 王志田 通讯员 崔英春;大庆采三抽油机降型试验取得重大突破[N];中国石油报;2005年

5 耿爱红;新型抽油机井口居中移机装置甩掉“黑大褂”[N];中国石化报;2011年

6 ;抽油机井成组变频测控技术[N];中国石油报;2005年

7 记者　陶文忠 通讯员　孙士龙;唱响“三部曲”打好服务牌[N];中国石油报;2006年

8 张士维;从“耗能大户”到“节能大厂”[N];中国石油报;2007年

9 特约记者 张士维;营造氛围挖掘更大效益[N];大庆日报;2007年

10 顾永强;胜利油田：“创新工作室”让员工创新成效倍增[N];中国矿业报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 王博;动态负荷模拟加载微机自动测试系统关键技术研究及应用[D];华北电力大学;2015年

2 王金玉;抽油机齿轮箱故障诊断系统的研究[D];东北石油大学;2015年

3 叶鹏;抽油机井系统效率的数值模拟分析与试验研究[D];东北石油大学;2011年

4 赵启成;抽油机井油管失效机理及事故预防的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

5 李晓东;偏心柔性抽油系统结构优化设计[D];中国石油大学（华东）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 聂晓立;基于无线传感器网络的单井示功图信号采集与分析[D];西安石油大学;2015年

2 耿鹏;抽油机节能改造关键技术研究[D];西安石油大学;2015年

3 王露瑶;数字化抽油机仿真平台信号源的设计与应用[D];西安石油大学;2015年

4 李付超;数字化抽油机控制技术与系统应用研究[D];西安石油大学;2015年

5 杨尚霖;基于MSP430的抽油机载荷及位移无线采集系统设计[D];山东大学;2015年

6 赵怡龙;基于物联网的抽油机故障诊断技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 张建新;基于虚拟样机提捞式抽油机提升系统研究[D];长春理工大学;2014年

8 陈丹;抽油机无线监控终端的设计[D];西安电子科技大学;2015年

9 王小丹;基于示功图抽油机配重自适应平衡调整的研究[D];新疆大学;2015年

10 梁波;基于PNN神经网络的抽油机井工况诊断研究[D];安徽工业大学;2015年

本文编号：578476