抽油机上下止点位置确定方法、参数确定方法及相关装置与流程

本发明涉及一种抽油机上下止点位置确定方法、参数确定方法及相关装置，属于油田采油。

背景技术：

1、抽油机井的示功图是分析诊断抽油机井工况井况的重要资料，其横坐标为光杆位移，纵坐标为光杆受到的载荷，一个冲程周期的位移-载荷组成一个封闭的曲线，包含了油井的大量有用信息。目前获取示功图的方法主要是电参法，在电参推演示功图的过程中，只要精确定位抽油机的上下止点的位置，才可以确定示功图的起止点的位置，但是目前确定上下止点采用倾角仪测量，即通过倾角仪测量测量角度，从而确定触发点(即曲柄接近开关)位置，然后进一步确定上止点和下止点，但是由于倾角仪测量测量角度存在±5°左右的测量误差，从而导致上下止点位置确定不准确。

技术实现思路

1、本发明提供了一种抽油机上下止点位置确定方法、参数确定方法及相关装置，解决了背景技术中披露的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、抽油机上下止点位置确定方法，包括：

4、在第一预设冲次下，获取相同时长内变频器正转时各时刻的电机输出功率和电机转速、以及变频器反转时各时刻的电机输出功率和电机转速；其中，时长为多个曲柄旋转周期；

5、根据各时刻的电机输出功率和电机转速，构建变频器正转的曲柄转矩曲线tc1和曲柄转矩导数曲线gc1、以及变频器反转的曲柄转矩曲线t′c1和曲柄转矩导数曲线g′c1；

6、将tc1和t′c1中对应的曲柄转矩相加，采用相加的曲柄转矩构建新的曲线将gc1和g′c1中对应的曲柄转矩导数相加，采用相加的曲柄转矩导数构建新的曲线其中，tc1和t′c1中对应的曲柄转矩为曲柄角度相同的曲柄转矩，gc1和g′c1中对应的曲柄转矩导数为曲柄角度相同的曲柄转矩导数；

7、在和中，获取同时满足曲柄转矩加和最小、曲柄转矩导数加和过零的止点，根据止点与曲柄旋转路径上预设触发点的位置关系，确定抽油机的上止点和下止点；

8、根据上止点到预设触发点经过的角度、以及下止点到预设触发点经过的角度，确定上止点位置和下止点位置。

9、抽油机上下止点位置确定装置，包括：

10、获取模块，在第一预设冲次下，获取相同时长内变频器正转时各时刻的电机输出功率和电机转速、以及变频器反转时各时刻的电机输出功率和电机转速；其中，时长为多个曲柄旋转周期；

11、构建模块，根据各时刻的电机输出功率和电机转速，构建变频器正转的曲柄转矩曲线tc1和曲柄转矩导数曲线gc1、以及变频器反转的曲柄转矩曲线t′c1和曲柄转矩导数曲线g′c1；

12、加和计算模块，将tc1和t′c1中对应的曲柄转矩相加，采用相加的曲柄转矩构建新的曲线将gc1和g′c1中对应的曲柄转矩导数相加，采用相加的曲柄转矩导数构建新的曲线其中，tc1和t′c1中对应的曲柄转矩为曲柄角度相同的曲柄转矩，gc1和g′c1中对应的曲柄转矩导数为曲柄角度相同的曲柄转矩导数；

13、止点确定模块，在和中，获取同时满足曲柄转矩加和最小、曲柄转矩导数加和过零的止点，根据止点与曲柄旋转路径上预设触发点的位置关系，确定抽油机的上止点和下止点；

14、位置确定模块，根据上止点到预设触发点经过的角度、以及下止点到预设触发点经过的角度，确定上止点位置和下止点位置。

15、抽油机参数确定方法，包括：

16、采用上述抽油机上下止点位置确定方法，确定抽油机上止点位置和下止点位置；

17、根据下止点对应的曲柄角度和电机转矩、上止点对应的曲柄角度和电机转矩，计算曲柄平衡角；

18、根据曲柄的转速，计算曲柄摩擦力；

19、根据曲柄摩擦力和曲柄平衡角，计算曲柄最大平衡扭矩。

20、曲柄平衡角的计算公式为：

21、

22、式中，τ为曲柄平衡角，参数a＝sinθd，参数b＝cosθd，参数c＝sinθu，参数d＝sinθu，参数参数r0为传动比，θd为下止点对应的曲柄角度，θu为上止点对应的曲柄角度，分别为曲柄逆时针和顺时针时下止点对应的电机转矩，分别为曲柄逆时针和顺时针时上止点对应的电机转矩。

23、曲柄摩擦力计算公式通过两冲次确定，包括：

24、在第二预设冲次下，获取相同时长内变频器正转时各时刻的电机输出功率和电机转速、以及变频器反转时各时刻的电机输出功率和电机转速；

25、根据各时刻的电机输出功率和电机转速，构建变频器正转的曲柄转矩曲线tc2、以及变频器反转的曲柄转矩曲线t′c2；

26、将tc2和t′c2中对应的曲柄转矩相加，采用相加的曲柄转矩构建新的曲线其中，tc2和t′c2中对应的曲柄转矩为曲柄角度相同的曲柄转矩

27、根据第一预设冲次下曲柄转速、第二预设冲次下曲柄转速，确定曲柄摩擦力计算公式。

28、曲柄摩擦力的计算公式为：

29、tf＝tfc+ν·ωc

30、式中，tf为曲柄摩擦力，tfc为曲柄固定摩擦力，ν为粘滞阻力系数，为第一预设冲次下的摩擦扭矩，等于的最小值除以2，为第二预设冲次下的摩擦扭矩，等于的最小值除以2，分别为第一预设冲次下曲柄转速和第二预设冲次下曲柄转速，ωc为曲柄转速。

31、曲柄最大平衡扭矩的计算公式为：

32、在上下止点处

33、式中，r0为传动比，tf为曲柄摩擦力，τ为曲柄平衡角，分别为曲柄顺时针和逆时针时的电机转矩，mcb为曲柄最大平衡扭矩，θ为曲柄角度。

34、抽油机参数确定装置，包括：

35、上下止点模块，采用上述抽油机上下止点位置确定方法，确定抽油机上止点位置和下止点位置；

36、曲柄平衡角计算模块，根据下止点对应的曲柄角度和电机转矩、上止点对应的曲柄角度和电机转矩，计算曲柄平衡角；

37、曲柄摩擦力计算模块，根据曲柄的转速，计算曲柄摩擦力；

38、曲柄最大平衡扭矩计算模块，根据曲柄摩擦力和曲柄平衡角，计算曲柄最大平衡扭矩。

39、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备抽油机上下止点位置确定方法或抽油机参数确定方法。

40、一种计算机设备，包括一个或多个处理器、以及一个或多个存储器，一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行抽油机上下止点位置确定方法或抽油机参数确定方法的指令

41、本发明所达到的有益效果：本发明在预设冲次下构建变频器正转的曲柄转矩曲线和曲柄转矩导数曲线、以及变频器反转的曲柄转矩曲线和曲柄转矩导数曲线，分别计算曲柄转矩相加和曲柄转矩导数相加形成的新曲线，在两个新曲线中选择止点，根据止点与曲柄旋转路径上触发点的位置关系，确定抽油机的上止点和下止点，根据上下止点到触发点的角度，可精确确定上下止点位置，无需采用倾角仪测量角度，不存在测量误差，从而为电参转示功图提供更有力的支持。