一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法，这种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法为，步骤一、建立抽油机数据库；步骤二、建立电动机数据库；步骤三、建立杆管数据库；步骤四、进行抽油机四连杆运动计算；步骤五、计算抽油机井悬点载荷；步骤六、计算减速箱扭矩，步骤七、计算驱动电动机输入端参数；步骤八、重复步骤七分别进行三相异步电动机、双功率电动机、高转差电动机和永磁同步电动机四个类别各一台电动机输入端参数的计算；步骤九、将被匹配抽油机井与电动机进行合理匹配，把步骤八计算结果与标配电动机方案进行对比，经过约束条件的筛选后，综合节电率最高的方案即为优选出的“机-电”合理匹配方案。本发明有利于提高拖动电动机的功率利用率及效率，改善“大马拉小车”的现状，实现节能减排。
【专利说明】一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法
[0001]一、【技术领域】:
本发明涉及的是游梁式抽油机采油工艺【技术领域】，具体涉及的是一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法。
[0002]二、【背景技术】:
游梁式抽油机结构简单、可靠耐用，在机械采油设备应用中具有主导地位。但是由于游梁式抽油机自身的结构特点，使其在运转过程中出现负扭矩、周期性波动或平衡不好时的超扭矩等状况，因此许多油田的简便措施是提高电动机的装机功率，即“大马拉小车”，造成了能源的极大浪费。据统计我国有机采井16万口之多，仅大庆油田就有5万多口。机采井耗电量占整个油田耗电的三分之一，机米井的效率普遍偏低，有些甚至低于15%,这已经严重影响油田的综合开发效益及可持续发展。因此，加大节能减排力度，降低机采井系统能耗势在必行，而合理有效的游梁式抽油机与电动机合理匹配方法与流程是解决“大马拉小车”问题有效方法之一。
[0003]目前，全国各油田应用于游梁式抽油机的驱动电动机种类和型号多，例如三相异步、双功率、高转差率、永磁同步电机，其工作特性互不相同，目前常用的游梁式抽油机种类也较多，常用的常规机、异相型、下偏杠铃、双驴头等。各油田各采油厂对不同类型抽油机与不同电动机选配的原则和方法都不同，没有一个清晰的合理匹配的理论，多来自试验和工作经验，定性指导居多。而抽油机与电动机的合理选配不但可以减少对抽油机的动力冲击，提高系统效率，解决“大马拉小车”等问题。考虑到目前没有一种使用方便、普适性强的电动机选配方法，因此从基础理论研究出发，结合试验数据和仿真计算建立一套适合油田复杂抽汲工况的电机合理匹配原则和方法，具有重要的工程应用价值。
[0004]三、
【发明内容】
:
本发明的一个目的是提供一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法，它用于解决抽油机工作特性与电动机工作特性匹配不合理的问题。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法，
步骤一、建立抽油机数据库，该数据库包括抽油机的几何结构尺寸、抽油机各运动部件的转动惯量、传动比；被匹配井初始抽汲参数:冲程、冲次、泵挂、泵径；测试被匹配井的工况参数:油压、套压、含水率、动液面、原油密度、原油粘度，上述数据库用于在进行抽油机系统运动和动力计算时调用相关参数；
步骤二、建立电动机数据库，该数据库包括电动机类别、型号；三相异步电动机、双功率电动机、高转差电动机和永磁同步电动机的工作特性参数，所述的参数由室内电机特性实验平台测试得到，通过对测试数据进行归纳拟合分析，得到各电机的特性函数，所述测试得到的工作特性参数包括从OkW功率测试点到2倍电动机额定功率测试点，一共15个工况点的相应测试值；
步骤三、建立杆管数据库，该数据库包括杆管的杆管的强度、级数、直径、长度；
步骤四、进行抽油机四连杆运动计算，悬点速度和加速度计算公式为；
【权利要求】
1.一种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法，其特征在于:这种游梁式抽油机与电动机合理匹配方法， 步骤一、建立抽油机数据库，该数据库包括抽油机的几何结构尺寸、抽油机各运动部件的转动惯量、传动比；被匹配井初始抽汲参数:冲程、冲次、泵挂、泵径；测试被匹配井的工况参数:油压、套压、含水率、动液面、原油密度、原油粘度，上述数据库用于在进行抽油机系统运动和动力计算时调用相关参数； 步骤二、建立电动机数据库，该数据库包括电动机类别、型号；三相异步电动机、双功率电动机、高转差电动机和永磁同步电动机的工作特性参数，所述的参数由室内电机特性实验平台测试得到，通过对测试数据进行归纳拟合分析，得到各电机的特性函数，所述测试得到的工作特性参数包括从OkW功率测试点到2倍电动机额定功率测试点，一共15个工况点的相应测试值； 步骤三、建立杆管数据库，该数据库包括杆管的杆管的强度、级数、直径、长度； 步骤四、进行抽油机四连杆运动计算，
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Vc = -~-A 悬点速度和加速度计算公式为；
2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机与电动机合理匹配方法，其特征在于:当采用所述的高转差电动机时，电动机速度转差率不可忽略时，应对电动机运动函数、抽油机运动函数和动力函数进行耦合分析，步骤如下； 一、四连杆运动方程使用复变矢量法求解； 二、悬点载荷使用显式差分法求解波动方程； 三、电机运动微分方程使用电机外特性曲线来求解电机转速瞬时值，对离散转速数据进行三次样条微商法求解电机的加速度； 四、考虑抽油机运动部件转动惯量的影响，用电机角速度和角加速度及传动比来计算减速箱曲柄轴的扭矩； 五、联立求解上述四个部件的运动与动力函数，通过循环迭代计算其双向高度耦合特性。
【文档编号】G06F17/50GK103500247SQ201310436060
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】冯子明, 姜民政, 李红梅, 刘维凯, 董康兴, 顾慧彬 申请人:东北石油大学