变速驱动宏观变速驱动技术

    变速驱动宏观变速驱动技术

    抽油机宏观变速驱动技术主要针对于泵充满度不高的抽油机井，通过调节冲次，使泵的充满程度维持在一定的理想范围内。由于泵充满度无法在地面直接测量，所以采用智能控制技术，其工作原理是通过分析一些可测量动态参数与泵充满程度的关系，间接判断泵充满度的大小，进而进行小幅度的调节，再依据这些动态参数的反馈信息作为下一周期变速控制的依据。主要动态参数为悬点示功图以及动液面深度。根据动态参数的不同，将基于冲次调节的智能控制技术分成以下2类。

    1、基于悬点示功图的冲次智能控制

    （1）判断依据

    悬点示功图反映的是抽油杆柱在悬点位置所受载荷与悬点位移的对应关系，随着泵充满程度的不同，抽油杆柱所受的载荷的大小也不一样。通过分析悬点示功图的形状，可以判断该工况下泵的充满程度。

    典型的泵充不满的悬点示功图如图1所示。

    由于泵内供液不足，导致下冲程开始后泵内压力基本不变，游动阀无法及时打开，造成卸载延迟。通过计算AD′与AD的比值或者ABCD′A围成的面积与ABCDA围成的面积的比值可以判断泵充满程度的大小

    （2）控制流程

    提高抽油机冲次后，AD′的长度或者ABCD′A围成的面积没有降低，则说明此时井内供液充足，冲次仍有提高的空间；如果降低冲次后，AD′的长度或者ABCD′A围成的面积没有增加，则说明此时悬点示功图已经非常饱满，不需要再降低冲次来提高泵的充满程度。

    （3）技术特点

    1）需要安装动力示功仪测量悬点载荷与悬点位移的数据。

    2）可实现对泵充满度的定量估计。

    3）传感器的精确性和稳定性直接影响变速驱动效果的好坏。

    4）示功图面积或示功图特征长度的计算可利用计算机完成，计算量小，且整个过程可实现实时变速控制。

    2、基于动液面深度的冲次智能控制

    （1）判断依据

    该方法主要是通过直接或间接测量动液面深度，并根据下泵深度的大小来判断井下供液情况，实现抽油机井的变速运行。而对于深井泵来说，泵的入口压力一般低于流体的饱和压力，在泵的抽汲过程中气体容易析出，降低泵的充满度，所以沉没压力的大小与泵的充满程度有关。

    随着冲次的降低，泵的理论排量减小，动液面深度会随之增加，沉没压力增大，气体不易析出，泵内气液比会相应降低，泵的充满系数会逐渐增加。

    （2）控制流程

    若动液面深度降低，可适当降低冲次，提高泵的充满程度，在维持产量不变的情况下降低系统能耗，提高系统效率；若动液面深度增加，说明此时井下供液充足，泵的充满程度较高，可适当提高冲次，增加产量。

    （3）技术特点

    1）利用单声道或双声道回声仪可对动液面深度进行实时测量。

    2）该方法只能通过对比前后两次动液面深度的变化对泵充满度进行定性分析。

    3）该方法需根据现场条件预先设定理想动液面深度值，通过实时测量值与该值的对比，实现智能控制。