本发明涉及自动化监测和控制，尤其涉及一种抽油机井动液面深度计算方法抽油机井动液面深度计算方法、抽油控制系统和控制方法。
背景技术：
1、在石油工业生产中，抽油机井占总体生产井数量的90％以上，因此，抽油机井的高效生产，决定着石油产量以及石油产品的成本。抽油机运行速度是否合理，是要看油井的实时动液面深度是否合理。在抽油机井生产中，努力获取动液面深度，以便合理调整抽油机运行速度，达到设计的生产压差，实现稳产。如果抽油机运行速度过快，液面深度会加大，地层会产生过大的生产压差，地层容易出现出砂等问题，造成卡泵、空抽等生产问题；如果抽油机运行速度过慢，液面深度会减小，地层会产生过小的生产压差，造成产量达不到生产要求，油田原油产量会降低。因此，油井动液面位置的监测，是抽油机井生产最重要技术参数。
2、目前，监测抽油机井液位的方法主要应用回声仪，利用声波进行测试,但是,这种方法有两方面的缺点,一是回声的技术受井筒的情况(如死油、泡沫、管壁变形等因素)制约产生误差；二是产品体积大、投入成本高，耗费大量人力、物力，无法实现对所有油井的实时监测。因此，传统的人工监测手段已经不能够满足当前油田的数智化生产需要，需要找到一种监测方法，替代传统的液面监测方法，实时显示抽油机井动液面，以实现油井高效、有效智能运行。
3、目前，现有已经公开的中国专利cn114183125a一种驱动端感知型抽油机井动液面测试方法，其具体公开了通过在同步测量悬点载荷和位移的基础上，建立柱塞载荷和冲程之间的关系得到泵功图，利用泵功图得到动液面深度，油井的动液面是反映地层供液能力的一个重要指标，是油田确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据，其提供了一种能够连续测试动液面的设备和方法，但是其仍存在如下不足：必须添加功图测试仪，用机械测试的方法才能得到载荷数据。同时，增加的功图测试仪必须定期校定和维护，才能正常运行。
4、经了解和技术文献查询，国内还没有某项产品，能够根据地面抽油机数据(平衡块、曲柄、抽油杆组合)、井口套压、油压以及电流、电压等数据，实时计算出抽油机井动液面深度，并根基计算出的动液面深度数据，智能调控抽油机运行的速度。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种抽油机井动液面深度计算方法、抽油机运行控制系统和控制方法，通过应用电机做功、平衡块做功、抽油杆重量及井下液柱重量等参数来计算井下动液面，进一步的，通过将该计算方法应用到抽油机运行控制系统中，实时自动计算出井下动液面深度，根据地质对动液面深度的要求，实时自动逻辑化调整抽油机的运行速度。
2、本发明采用的技术方案为：
3、一种抽油机井动液面深度计算方法，包括如下步骤：
4、步骤a：通过收集抽油机生产参数计算驴头上行过程中平均拉力f；
5、步骤b：通过收集抽油机生产参数计算当液面位置在泵挂深度、管内充满液体时，驴头的理论上提拉力f假设；
6、步骤c：通过收集抽油机生产参数计算当动液面深度为lf,液面到泵筒的距离为h时，即沉没度为h时，泵挂深度处下部液体对活塞的向上推动作用力f沉没，设泵挂深度为l，通过公式f沉没＝f假设-f得到动液面深度的lf简化计算公式；
7、步骤d：带入实时的液面到泵筒的距离值即沉没度h，即可得到实时的动液面深度值。
8、所述的步骤a具体包括如下步骤：首先，测量抽油机井的冲程长度l冲程、平衡块的尺寸、曲柄尺寸和平衡块内侧距曲柄轴中心距离xpnq，然后，要采集驴头上行过程中的平均输出电压u和平均输出电流i；最后，通过如下公式得到驴头上行过程中平均拉力f，w电机为驴头上行过程中电机做功，w平衡块：驴头上行过程中平衡块和曲柄做功。
9、所述的步骤b具体包括如下步骤：首先，采集测量获取抽油杆重力f杆、抽油杆直径d杆、抽油杆密度ρ杆、抽油杆长度l杆、泵活塞横截面积s活塞、油管内横截面积s管内和油管内径din；读取井口油压po和井口套压pc；其次，通过公式计算驴头的理论上提拉力f假设，f假设＝g杆+g液+po×s管内；分别采用如下公式进行计算：其中沉没度h对活塞的向上推动作用力f沉没具体公式如下：f沉没＝(ρ液×g×h+pc)×s活塞。
10、所述的步骤c中动态液面深度的计算公式简化后为其中：s活塞为泵活塞横截面积，g为重力常数，l为泵挂深度，pc为井口套压。
11、基于所述的抽油机井动液面深度计算方法所涉及的抽油控制系统，包括驱动器，所述抽油机控制系统是由控制器发出控制运行指令，通过驱动器调频控制抽油机系统中电机的运行速度，进而改变抽油机的冲次，实现抽油机系统自动高效的运行。
12、基于所述的抽油机井动液面深度计算方法控制抽油机运行的逻辑方法，包括如下步骤：
13、通过实时采集抽油机生产参数，计算实时的动态液面深度值；然后与设定的理想液面深度的范围阈值进行比较，如果计算的动态液面深度值在范围阈值内，则保持当前抽油机的运行速度；否则，继续判断，如果大于设定的阈值范围，则按照比例降低抽油机的运行速度；如果小于设定的阈值范围，则按照比例增加抽油机的运行速度；最后，控制器发出指令驱动器进行调频，电机速度进行变化，抽油机变化冲次，进而生产参数变化，进行循环控制。
14、本发明通过应用电机做功、平衡块做功、抽油杆重量及井下液体重量等参数来计算井下动液面的一种计算方法，该计算方法所用参数为现场实时数据，可实时计算出井下动液面；不依赖外部功图仪等外部仪器，完全根据现有装备的技术参数计算获得，适用于所有游梁式抽油机井，而且对于偏远沙漠、气候恶劣地区，更能体现本方法的适应性的优势。
1.一种抽油机井动液面深度计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的抽油机井动液面计算方法，其特征在于，所述的步骤a具体包括如下步骤：首先，测量抽油机井的冲程长度l冲程、平衡块的尺寸、曲柄尺寸和平衡块内侧距曲柄轴中心距离xpnq，然后，要采集驴头上行过程中的平均输出电压u和平均输出电流i；最后，通过如下公式得到驴头上行过程中平均拉力f，w电机为驴头上行过程中电机做功，w平衡块：驴头上行过程中平衡块和曲柄做功。
3.根据权利要求1所述的抽油机井动液面深度计算方法，其特征在于：所述的步骤b具体包括如下步骤：首先，采集测量获取抽油杆重力f杆、抽油杆直径d杆、抽油杆密度ρ杆、抽油杆长度l杆、泵活塞横截面积s活塞、油管内横截面积s管内和油管内径din；读取井口油压po和井口套压pc；其次，通过公式计算驴头的理论上提拉力f假设，f假设＝g杆+g液+po×s管内；分别采用如下公式进行计算：其中沉没度h对活塞的向上推动作用力f沉没具体公式如下：f沉没＝(ρ液×g×h+pc)×s活塞。
4.根据权利要求1所述的抽油机井动液面深度计算方法，其特征在于：所述的步骤c中动态液面深度的计算公式简化后为其中：s活塞为泵活塞横截面积，g为重力常数，l为泵挂深度，pc为井口套压。
5.基于权利要求1所述的抽油机井动液面深度计算方法所涉及的抽油控制系统，其特征在于：包括驱动器，所述抽油机控制系统是由控制器发出控制运行指令，通过驱动器调频控制抽油机系统中电机的运行速度，进而改变抽油机的冲次，实现抽油机系统自动高效的运行。
6.基于权利要求1所述的抽油机井动液面深度计算方法控制抽油机运行的逻辑方法，其特征在于：包括如下步骤：