【摘要】：油田注水是保持地層壓力、提高原油產(chǎn)量必不可少的措施,是保證原油穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。我國油田注水工藝落后,注水平均效率僅為78%,遠(yuǎn)低于國外發(fā)達(dá)國家油田注水效率86%的水平,造成巨大的電能浪費(fèi)。究其原因主要在于我國油田注水系統(tǒng)多采用調(diào)節(jié)閥通過節(jié)流或回流的方式調(diào)整注水量,效率低下,同時(shí)加劇了電機(jī)部件磨損,降低使用壽命。另外,調(diào)節(jié)閥控制精度低,抗干擾能力差,欠注或過注現(xiàn)象普遍,嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)。為提高油田注水整體效率,降低注水能耗,達(dá)到節(jié)能減排的目的,進(jìn)行油田注水精細(xì)化控制研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在分析當(dāng)前國內(nèi)外油田注水控制方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合矢量變頻技術(shù),提出一種基于模糊PID控制算法的油田注水優(yōu)化控制方法,并利用ARM控制器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),具體研究內(nèi)容如下:首先,分析了離心泵和往復(fù)注水泵工作原理和負(fù)載特性,提出了利用矢量變頻技術(shù)降低注水電機(jī)能耗的設(shè)計(jì)方案,并完成了注水電機(jī)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。其次,結(jié)合油田注水實(shí)際需求,設(shè)計(jì)了模糊PID注水控制算法并進(jìn)行了仿真,通過與傳統(tǒng)PID算法的對(duì)比分析,說明基于模糊PID的優(yōu)化注水控制算法在超調(diào)量、靜差、調(diào)節(jié)速度等方面具有明顯的優(yōu)越性。再次,根據(jù)硬件電路總體結(jié)構(gòu),完成了注水控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),對(duì)變頻器進(jìn)行選型,設(shè)計(jì)了變頻器的外圍保護(hù)、濾波及控制電路。設(shè)計(jì)了包括232、485通訊電路、存儲(chǔ)電路、晶振電路、電源電路、CAN總線電路的ARM控制器,給出了ARM控制器芯片選型和元器件參數(shù)選擇方法。最后,根據(jù)模塊化思想,結(jié)合注水控制需求,設(shè)計(jì)并編寫了軟件程序,包括與電氣設(shè)備通信的通訊程序、模糊PID算法程序、濾除噪點(diǎn)數(shù)據(jù)的濾波程序。另外對(duì)HITECH控制屏進(jìn)行設(shè)計(jì),使其具備顯示實(shí)時(shí)工況、調(diào)節(jié)參數(shù)及報(bào)警功能。測試ARM變頻注水系統(tǒng)在油田現(xiàn)場的實(shí)際節(jié)能效果和注水效果,經(jīng)過長期測試并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化,該系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在油田配注間內(nèi)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了智能安全可靠運(yùn)行,在完成注水任務(wù)的同時(shí),達(dá)到節(jié)能降耗的目的,提高了油田注水安全性和經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)用前景可觀。
【圖文】：

第二章 油田注水控制工藝與系統(tǒng)能耗分析二章 油田注水控制工藝與系統(tǒng)能耗分注水能耗大，注水量不匹配的問題，本章對(duì)油田行分析，找出注水控制過程存在的問題，并分析水泵調(diào)節(jié)注水時(shí)能耗大的原因，找出有效的節(jié)能藝過程模、布局與要求不同，，注水流程稍有差異，但總

圖 2.2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖 2.2 所示為某配注間控制結(jié)構(gòu)圖，配注間內(nèi)在注水泵匯管以及各個(gè)注力、流量傳感器。注水泵上的壓力傳感器采集注水泵匯管上的壓力信注水泵的工作狀態(tài)，而各個(gè)注水井匯管上的壓力傳感器采集到的壓力壓力。注水泵匯管的流量傳感器采集的是注水泵的出水瞬時(shí)流量，反作情況，而注水井匯管上的流量傳感器采集的是注入地層的實(shí)際流量注水任務(wù)完成情況。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠根據(jù)指令調(diào)節(jié)閥門開度，調(diào)節(jié)流調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)與控制動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理 2.3 所示，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照功能結(jié)構(gòu)可以分成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分和調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將控制器給定的輸出量進(jìn)行轉(zhuǎn)化成執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的力矩，從而做直線或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要是把執(zhí)行器直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生門開度的變化量，從而調(diào)節(jié)流經(jīng)閥門的流量大小[28]。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP273;TE357.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 姚琦;張希茂;張衛(wèi);;高壓變頻器在油田注水泵上的節(jié)能效果分析[J];內(nèi)蒙古石油化工;2014年07期

2 趙亮;;ADM2483在建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電子產(chǎn)品世界;2013年11期

3 李富偉;黃飛;葉亭宇;申學(xué)強(qiáng);;RTU遠(yuǎn)程控制終端在油田中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2013年16期

4 王軍和;閆峰;;注水泵節(jié)能措施及節(jié)能效果調(diào)查分析[J];科技資訊;2012年13期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳露;無人機(jī)載紅外管道檢測的研究與設(shè)計(jì)[D];安徽工程大學(xué);2018年

2 馬標(biāo);基于ARM與RFID的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];安徽理工大學(xué);2018年

3 牛少雄;基于RTU的分布式智能注水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化算法研究[D];東北石油大學(xué);2018年

4 毛瀾婧;熱力站循環(huán)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];東北石油大學(xué);2018年

5 李鳳琦;南八區(qū)注水系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能研究[D];東北石油大學(xué);2018年

6 吳文韜;基于PLC的全變頻調(diào)速控制自動(dòng)扶梯設(shè)計(jì)與研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

7 楊和茵;供水泵站變頻水泵節(jié)能控制方式研究[D];華南理工大學(xué);2017年

8 喬鵬;基于ARM的動(dòng)力與環(huán)境系統(tǒng)集中采集單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];蘭州理工大學(xué);2017年

9 單金寶;興隆臺(tái)油田地面注水系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];東北石油大學(xué);2017年

10 厲榮杰;油田注水流量控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];武漢理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2644546