潛油電泵機組狀態(tài)監(jiān)測與辨識方法研究.pdf

1、隨著全球對石油需求的不斷增長以及易采原油的日益減少，潛油電泵作為一種重要的采油設備，在二次及三次采油中發(fā)揮不可替代的作用。潛油電泵機組一般工作在1km或更深的油井中，高溫、高壓、振動等惡劣工作環(huán)境嚴重影響著機組的安全與高效運行。研究潛油電泵井下狀態(tài)監(jiān)測技術對提高潛油電泵采油技術水平，形成具有自主知識產權的潛油電泵技術和產品具有重要的研究意義和實用價值。
　　 本文以大慶石油管理局技術合作項目為依托，以大慶力神泵業(yè)有限公司生產的潛

2、油電泵機組為研究對象，開展?jié)撚碗姳镁露鄥禍y試關鍵技術及工程化研究工作。本文圍繞潛油電泵機組運行時的壓力、溫度、振動、泄漏電流等多參數實時監(jiān)測系統(tǒng)的信號提取、傳輸、調制與解調技術以及泵排量辨識、井下多參數測試系統(tǒng)可靠性等關鍵技術，根據科研項目的要求和工程類課題的特點，進行了較為系統(tǒng)的理論和實驗研究工作。
　　 通過國內外井下多參數測試技術的研究現狀及潛油電泵機組特殊的工作環(huán)境分析，研究基于電力線載波技術進行信號傳輸方法與實現技

3、術。確定了溫度、壓力、振動以及泄漏電流等潛油電泵井下狀態(tài)信號的提取與處理方法以及井下多參數測試系統(tǒng)的電源供給方案。對空載、帶載情況下變頻器產生的不平衡電壓和高次諧波的含量進行了測試與分析。研究了基于電力線載波技術將井下狀態(tài)信號傳輸到地面井口的調制解調技術及濾波等后處理方法。
　　 研究在井下環(huán)境中工作的傳感器自身狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法?；赗BF網絡時序預測狀態(tài)監(jiān)測方法，建立傳感器的RBF時序預測模型，引入最近聚類算法的思想，研

4、究初始聚類中心自動調整問題。研究基于狀態(tài)參數變化對傳感器故障進行分類和辨識的方法，通過井下溫度傳感器實驗數據，進行了實驗研究和驗證。進行了傳感器受溫度變化影響分析，通過軟件補償方法進行了壓力傳感器輸出特性的溫度校正。
　　 潛油電泵排量是描述潛油電泵機組運行狀態(tài)的重要參數，受到井下環(huán)境以及流量計自身結構特性的限制，實現排量直接測量的技術還不成熟。依據井下壓力參數、泵出口壓力參數以及潛油電機運行電流，研究排量與井下壓力、泵出口壓力

5、、電機運行電流之間的關系，基于神經網絡技術研究潛油電泵的排量辨識。研究基于遞歸神經網絡的潛油電泵排量辨識方法，設計了隱層反饋、輸出層反饋及自反饋的遞歸神經網絡結構。針對具體問題，改進了網絡學習算法，給出了放大倍數和動量系數的取值范圍。通過實驗數據對潛油電泵排量辨識的可行性進行驗證。
　　 研究井下多參數測試系統(tǒng)的可靠性問題。在分析潛油電泵機組可靠性的基礎上，采取模糊可靠性分析方法，通過反向干涉模型分析了井下多參數測試系統(tǒng)的可靠性

6、，研究了井下多參數測試系統(tǒng)的壽命分布規(guī)律并對故障發(fā)生概率較高的基本事件提出了具體改進措施。
　　 根據課題要求和本文所研究的工程問題的需要，對所研制的潛油電泵井下多參數測試系統(tǒng)進行了實驗室環(huán)境和現場試驗井環(huán)境的實驗研究和運行性能考核。進行了溫度傳感器的標定試驗及壓力、振動及泄漏電流傳感器隨溫度變化產生漂移的性能分析?；诒O(jiān)測數據，對潛油電泵的故障診斷與運行狀態(tài)進行了簡要分析，對潛油電泵運行參數調節(jié)方法進行初步探討?，F場試驗結果表