[发明专利]一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法与系统

权利要求书

1.一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法，包括如下步骤：

步骤1，采集数字抽油机的抽油杆载荷和位移数据、抽油机电机运行电参数；

步骤2，根据所述抽油杆载荷和位移数据，计算出示功图面积；

步骤3，基于S.G.吉布思波动方程，使用抽油杆载荷和位移数据求解泵载荷和泵位移，然后根据泵载荷和泵位移求解泵功图面积；

步骤4，采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数；

步骤5，基于得到的最优冲次参数，控制抽油机电机运行的频率转速，

其特征在于，所述步骤4中，采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数的方法如下：

第一重调节：根据历史存储数据，人为设定调节冲次的上下限，并设定冲次的调节级数，根据设定的上下限以及调节级数，从最低冲次开始到最高冲次逐级对冲次进行运行，得到当前井况不同冲次运行下的地面示功图以及泵功图，然后根据选定的标准是示功图还是泵功图找出面积最大值对应的冲次，完成最优冲次的粗调，从而完成第一重的冲次调节；

第二重调节，依据第一重调节的粗调最优冲次，选定该粗调最优冲次的前一级冲次为第二重调节的冲次调节下限，选定该粗调最优冲次的后一级冲次为第二重调节的冲次调节上限，选择第一重调节时设定的相同级数，运行第一重调节相同的步骤，找出更精细的当前最优冲次。

2.根据权利要求1所述基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法，其特征在于，所述步骤1中，所述抽油杆载荷和位移数据由安装在驴头上的载荷位移传感器采集，所述抽油机电机运行电参数为抽油机电机运行的电流和电压，由电参量传感器采集。

3.根据权利要求1所述基于双重步进法的数字抽油机智能控制方法，其特征在于，所述步骤2中，所述示功图面积的计算方法为：

以抽油杆载荷为纵坐标，位移为横坐标，绘制地面示功图，所述地面示功图是一个不规则的封闭圆形区域；

分别计算抽油杆载荷和位移的平均值，得到所述不规则的封闭圆形区域的中心点坐标，将地面示功图的面积分为相邻两个点和中心点连接围成的n个三角形面积之和，分别求得三角形的面积相加，得到地面示功图面积，其中n为采集的抽油杆载荷和位移数据的组数。

4.一种基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统，其特征在于，包括：

载荷位移传感器，安装于抽油杆顶部，采集抽油杆载荷和位移数据；

电参量传感器，嵌入在抽油机电机上，采集抽油机电机运行电参数；

工控机，接收所述抽油杆载荷和位移数据以及抽油机电机运行电参数；根据所述抽油杆载荷和位移数据，计算出示功图面积；基于S.G.吉布思波动方程，使用抽油杆载荷和位移数据求解泵载荷和泵位移，然后根据泵载荷和泵位移求解泵功图面积；采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数；

DA模块，对所述抽油机最优冲次参数进行DA转换；

变频器，根据DA转换后的抽油机最优冲次参数，控制抽油机电机运行的频率转速

其中，采用双重步进法获取抽油机最优冲次参数的方法如下：

第一重调节：根据历史存储数据，人为设定调节冲次的上下限，并设定冲次的调节级数，根据设定的上下限以及调节级数，从最低冲次开始到最高冲次逐级对冲次进行运行，得到当前井况不同冲次运行下的地面示功图以及泵功图，然后根据选定的标准是示功图还是泵功图找出面积最大值对应的冲次，完成最优冲次的粗调，从而完成第一重的冲次调节；

第二重调节，依据第一重调节的粗调最优冲次，选定该粗调最优冲次的前一级冲次为第二重调节的冲次调节下限，选定该粗调最优冲次的后一级冲次为第二重调节的冲次调节上限，选择第一重调节时设定的相同级数，运行第一重调节相同的步骤，找出更精细的当前最优冲次。

5.根据权利要求4所述基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统，其特征在于，所述数字抽油机为游梁式抽油机。

6.根据权利要求4所述基于双重步进法的数字抽油机智能控制系统，其特征在于，所述工控机通过RTU模块接收所述抽油杆载荷和位移数据以及抽油机电机运行电参数。