[发明专利]一种基于变频技术的不停机间抽方法

权利要求书

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；

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F₀F_max或者F₀F_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L₀L_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；

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≥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；

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；当一段时长T内油井动液面下降幅度小于等于Δd或泵平均充满度η_avg≤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；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(T_j，H_j)以及产液量(T_j，Q_j)、耗电量(T_j，E_j)随时间变化数据(j＝0,1,...,m,...n)；采用五点平均法，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开始时间T_s＝T_m+x×ΔT(x＝1,2,...,k-1，m≤s≤n)；

结束时间T_e＝T_m+(x+1)×ΔT(x＝1,2,...,k-1，m≤e≤n)；

插值计算T_s对应的动液面

T_e对应的动液面

计算设定周期内的产液量

耗电量插值计算低频生产时段动液面H_e对应的时间T’_e，H_s对应的时间T’_s，则低频生产时动液面从H_e上升到H_s时所用的时长T_t＝T’_s-T’_e，以及在该时段内的产量Q_t和E_t，此时得到该设定周期内的产量Q＝ΔQ+Q_t，耗电量E＝ΔE+E_t；计算完所有周期，筛选产量Q≥δQ_目且耗电量最小的周期，即为频率组合(F_高，F_i)的最优生产周期；如果所有周期都不满足Q≥δQ_目，则选择产量最大的周期，延长其生产时长ΔT，重新学习计算直至找到最优周期。