油田抽油机节能设备研制

【摘要】： 目前,我国大多数油田已处于开采末期,在石油开采过程中存在着巨大的能源浪费现象。其中抽油机空抽现象比较普遍,抽油机的连续工作方式至少造成50%的电能浪费。因此研制一种抽油机节能设备可以对石油行业节能减排、建设节能型企业起到至关重要的作用。 本文通过查阅石油领域的文献分析了油井油液积聚规律,建立了油井内相关物理量的关系模型。在了解油井油液积聚规律的基础上设计了间歇抽油算法和总体方案。 在控制器设计上,为了满足设备能够在条件恶劣的野外环境下工作,在芯片选型上采用军品级芯片。其中采用TMS320F2812型DSP作为主控芯片,设计了控制器硬件电路,利用DSP强大的运算和控制能力实现了对抽油机间歇抽油的控制和相关参数的计算;在油井空抽判别方面,设计了基于开关量信号的油量状态监测装置,可以对油井的状态进行监测;另外,控制器通过监测三相电流的变化,可以对电机进行断相保护。 由于油井的条件不同,节能设备在刚投放使用时需要配置初始化参数。利用Visual C++和Measurement Studio开发出了界面风格良好的控制器综合管理软件,可以方便地进行参数设置,也为设备出厂前的测试工作提供便利。 在实验室条件下的测试结果表明,抽油机节能设备能够识别油量监测装置的信号,能够根据信号判断油井油量并最终做出相应的控制。 【关键词】：节能 DSP CAN总线 间歇抽油算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-11
• 1.1.1 抽油机常用节能技术综述9-10
• 1.1.2 油井间歇抽油理论综述10-11
• 1.2 课题来源和意义11-12
• 1.3 国内外研究现状及分析12
• 1.4 研究目标12
• 1.5 本课题主要研究的内容12-13
• 1.6 本文结构13-14
• 第2章 油井油液积聚规律及间歇抽油算法研究14-34
• 2.1 油井油液积聚规律研究14-25
• 2.1.1 油井油液积聚规律综述14-16
• 2.1.2 开井泵抽时油井内相关物理量的变化16-21
• 2.1.3 关井恢复时油井内相关物理量的变化21-25
• 2.2 间歇抽油算法设计25-33
• 2.2.1 初始间歇抽油时间计算25-27
• 2.2.2 用爬山法优化初始间歇抽油时间27-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第3章 总体方案34-41
• 3.1 控制器功能要求及技术指标34-35
• 3.1.1 控制器功能要求34
• 3.1.2 节能控制器技术指标34-35
• 3.2 节能控制器设计方案35-36
• 3.3 油井抽空判别方案36-40
• 3.3.1 利用测量电机功率判别油井状态36
• 3.3.2 利用示功图判别油井状态36-38
• 3.3.3 利用多相流量计判别油井状态38
• 3.3.4 利用基于开关量信号的装置来判别油井状态38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 抽油机节能控制器设计41-62
• 4.1 硬件设计41-55
• 4.1.1 控制器硬件总体功能概述41-42
• 4.1.2 处理器芯片选择42
• 4.1.3 控制器硬件总体框图42-43
• 4.1.4 存储单元设计43-44
• 4.1.5 按键控制单元设计44-45
• 4.1.6 显示单元设计45-47
• 4.1.7 eCAN通讯单元设计47-50
• 4.1.8 外部控制单元设计50-51
• 4.1.9 数据采集单元设计51-53
• 4.1.10 结构设计53-54
• 4.1.11 电磁环境适应性设计54
• 4.1.12 温度环境适应性设计54-55
• 4.1.13 可靠性设计55
• 4.2 DSP程序设计55-61
• 4.2.1 设备的工作流程55-57
• 4.2.2 程序总体结构57
• 4.2.3 程序流程57-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 控制器综合管理软件设计62-72
• 5.1 需求分析62-63
• 5.2 USBCANⅡ接口库函数及其工作流程63-64
• 5.3 概要设计64-65
• 5.4 详细设计65-71
• 5.4.1 数据接收流程65-66
• 5.4.2 数据发送流程66-67
• 5.4.3 数据库设计67-69
• 5.4.4 界面设计69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 测试与分析72-81
• 6.1 设备功能测试72-77
• 6.2 间歇抽油算法验证77-80
• 6.3 测试结论80
• 6.4 本章小结80-81
• 结论81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86

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