本文選題：示功圖　切入點：加速度　出處：《河南科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：示功儀是油田生產維護用的一種常用儀表,對示功圖的分析是掌握油井產量、能耗、泵況等多種狀態(tài)的重要手段。抽油機運動周期作為示功圖的重要參數,其準確性直接影響示功圖的精度。常用的加速度二次積分算位移的方法中,僅利用加速度信號求取的周期存在誤差,而在油井抽油機正常工作過程中,懸點加速度、載荷、電動機功率及扭矩等物理量都是隨著抽油機負載的變化而發(fā)生周期性變化的。基于此,本文提出一種多傳感器融合的抽油機運動周期的計算方法。本文主要具體研究內容和結論概括如下:1、通過對抽油機井系統(tǒng)、懸點運動方程、理論示功圖進行分析并結合現場實際環(huán)境,發(fā)現實測信號中不僅混有許多噪聲,而且由于抽油機負載變化,上下沖程中加速度信號波峰有偏心,并不是簡單的正弦波;此外加速度、載荷、電功率、扭矩等隨負載變化的周期信號頻率非常低;進一步論證了單一加速度信號計算位移的局限性�；诖颂岢隽丝傮w方案,選用抽油機的加速度、載荷、電功率信號作為輸入,借助多傳感器融合技術,設計抽油機運動周期的計算方法。2、為了提高周期的測量精度,對比分析多種濾波算法對加速度、載荷、功率信號預處理效果,通過理論分析和仿真實例證明Meyer小波更適合對低頻非平穩(wěn)加速度進行處理,卡爾曼濾波對功率信號有良好的處理效果,復合濾波算法對相對變化平穩(wěn)的載荷信號也有良好的處理效果。3、通過對比時域的極值點歸并法,頻域M-Rife算法及函數擬合等周期算法,結果表明,頻域M-Rife算法對功率信號周期計算更加準確;極值點歸并法對載荷信號進行周期計算效果更好;對于擬合法,原始信號直接進行函數擬合,發(fā)現噪聲干擾過大擬合效果不佳。對預處理后的信號選用不同階次正弦函數類擬合疊加,通過比較殘差平方和、確定系數、均方根來評價擬合效果優(yōu)劣,對比后發(fā)現擬合法對加速度信號進行周期計算更加合適。4、通過多次理論仿真,并且在長時間、大量實驗數據分析積累的基礎上,分析了實際生產中某油井連續(xù)50次預測的加速度,載荷,功率數據,借助于MATLAB平臺進行計算。在最終數據融合中,對比兩種確定加權因子的方法優(yōu)劣,確定選用基于模糊型指數信任度函數確定加權因子的方法計算出三種信號的權值,并最終計算出較準確的抽油機運動周期。對比其他方法本文提出的算法能得出更高精度的周期值,達到理想的測試效果。
[Abstract]:The dynamometer is a kind of commonly used instrument for oil field production and maintenance. The analysis of indicator diagram is an important means of mastering oil well production, energy consumption, pump condition and so on. The motion period of pumping unit is an important parameter of indicator diagram. The accuracy of the method directly affects the accuracy of the indicator diagram. In the commonly used methods for calculating displacement by quadratic integration of acceleration, there are errors only in the period obtained by using the acceleration signal, but in the normal working process of the oil well pumping unit, the acceleration and load at the suspension point exist. The power and torque of the motor vary periodically with the load of the pumping unit. In this paper, a multi-sensor fusion method for calculating the motion period of pumping unit is proposed. The main contents and conclusions of this paper are summarized as follows: 1. By analyzing the theoretical indicator diagram and combining with the actual environment, it is found that the measured signal is not only mixed with a lot of noise, but also the peak of acceleration signal is eccentric in the upper and lower stroke because of the variation of the load of the pumping unit, so it is not a simple sine wave. In addition, the frequency of periodic signals such as acceleration, load, electric power, torque and so on are very low. The limitation of calculating displacement by single acceleration signal is further demonstrated. Based on this, the overall scheme is proposed, and the acceleration of pumping unit is selected. Load, electric power signal as input, with the aid of multi-sensor fusion technology, the calculation method of pumping unit motion cycle is designed. In order to improve the measuring accuracy of the period, the comparison and analysis of various filtering algorithms for acceleration, load, Through theoretical analysis and simulation examples, it is proved that Meyer wavelet is more suitable for processing low frequency non-stationary acceleration, and Kalman filter has good processing effect on power signal. The composite filtering algorithm also has a good processing effect on the load signal with relatively stable variation. By comparing the time domain extremum merging method, the frequency domain M-Rife algorithm and the function fitting algorithm, the results show that, Frequency domain M-Rife algorithm is more accurate for power signal cycle calculation; extreme point merging method is more effective for load signal cycle calculation; for fitting method, the original signal is directly fitted by function. It is found that the noise interference is too large and the fitting effect is not good. Different order sinusoidal functions are used to fit the pre-processed signals. By comparing the sum of squared residuals, the coefficients and root-mean-square are determined to evaluate the fit effect. After comparison, it is found that the fitting method is more suitable for calculating the period of acceleration signal. Through many theoretical simulations, and on the basis of a long time, a large number of experimental data are analyzed and accumulated. The acceleration, load and power data of an oil well for 50 successive times in actual production are analyzed and calculated by means of MATLAB platform. In the final data fusion, the advantages and disadvantages of two methods for determining weighting factors are compared. The method of determining weighting factor based on fuzzy exponential trust function is chosen to calculate the weights of three kinds of signals. Finally, the accurate motion period of the pumping unit is calculated, and the period value with higher accuracy can be obtained by the algorithm proposed in this paper, which can achieve the ideal test effect.
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE933.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 盛國富;掌上遙測抽油機井示功儀研究及應用前景[J];國外油田工程;2004年10期

2 田春艷;為抽油機春檢“上保險”[J];中國石油石化;2005年10期

3 劉強;;抽油機設備規(guī)范化管理[J];油氣田地面工程;2005年11期

4 王勇,張剛,王同占,蔡學兵;抽油機的優(yōu)化與節(jié)能[J];內蒙古石油化工;2005年01期

5 孟祥偉;李蓮;王宏;尹林輝;于華忠;唐守忠;;抽油機簡易卸載工具的研制與應用[J];石油機械;2006年04期

6 高艷秋;于永波;高桂紅;;抽油機井用電機選配方法[J];油氣田地面工程;2006年11期

7 盧東風;徐曉娟;張曉峰;徐宏;;抽油機井智能化組網管理[J];油氣田地面工程;2006年12期

8 張杰環(huán);;提高抽油機井有效時率的方法[J];油氣田地面工程;2008年02期

9 郭小哲;劉躍忠;孫寶龍;王霞;;抽油機井系統(tǒng)效率方案優(yōu)選及因素分析[J];鉆采工藝;2008年03期

10 尚志會;;塔架式數控抽油機的應用價值[J];中國石油企業(yè);2009年06期

相關會議論文 前10條

1 吉效科;高長樂;林泉;孫存文;程愛國;;無基礎抽油機側面抗風能力的分析與計算[A];2009年石油裝備學術研討會論文專輯[C];2009年

2 李艷秋;白士平;;抽油機井智能調平衡技術的推廣應用[A];創(chuàng)新驅動，，加快戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展——吉林省第七屆科學技術學術年會論文集（上）[C];2012年

3 楊杰;劉曉壘;侯錦麗;胥毅;張自強;;基于功圖飽滿度的抽油機無線閉環(huán)調控技術[A];2013數字與智能油氣田（國際）會議暨展會論文集[C];2013年

4 董振剛;李洋;崔海清;;抽油機井抽汲參數優(yōu)化設計方法[A];第二十三屆全國水動力學研討會暨第十屆全國水動力學學術會議文集[C];2011年

5 陽忠華;李躍;;淺談數字化抽油機事故風險與防范[A];創(chuàng)新·質量·低碳·可持續(xù)發(fā)展——第十屆寧夏青年科學家論壇石化專題論壇論文集[C];2014年

6 王濤;湯永;崔海清;;油層壓裂后抽油機系統(tǒng)抽汲參數優(yōu)化方法[A];第十一屆全國水動力學學術會議暨第二十四屆全國水動力學研討會并周培源誕辰110周年紀念大會文集（下冊）[C];2012年

7 唐旭;肖然;吳斌賢;;簡析智能滾筒皮帶式抽油機在孤東油田的應用[A];第四屆勝利油田北部油區(qū)疏松砂巖油藏開發(fā)技術研討會論文集[C];2008年

8 李友鐵;;細化管理措施 提高機采井系統(tǒng)效率[A];山東石油學會油氣儲運系統(tǒng)節(jié)能降耗技術交流會論文集[C];2008年

9 謝朝陽;周好斌;;基于動液面控制的抽油機變頻控制系統(tǒng)[A];2009年石油裝備學術研討會論文專輯[C];2009年

10 南北杰;王科;丁金崗;馮永宏;任佩華;;通過抽油機尾平衡改造提高系統(tǒng)效率[A];低碳經濟促進石化產業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展——第六屆寧夏青年科學家論壇論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前10條

1 通訊員 寧海利;抽油機節(jié)能裝置有較大普及空間[N];中國石油報;2008年

2 記者 王志田;大慶油田自主研發(fā)國內首臺全平衡抽油機[N];中國石油報;2009年

3 王智瑋　記者 幸福;油田自主研發(fā)國內首臺全平衡抽油機[N];大慶日報;2010年

4 記者 王志田 通訊員 崔英春;大慶采三抽油機降型試驗取得重大突破[N];中國石油報;2005年

5 耿愛紅;新型抽油機井口居中移機裝置甩掉“黑大褂”[N];中國石化報;2011年

6 ;抽油機井成組變頻測控技術[N];中國石油報;2005年

7 記者　陶文忠 通訊員　孫士龍;唱響“三部曲”打好服務牌[N];中國石油報;2006年

8 張士維;從“耗能大戶”到“節(jié)能大廠”[N];中國石油報;2007年

9 特約記者 張士維;營造氛圍挖掘更大效益[N];大慶日報;2007年

10 顧永強;勝利油田：“創(chuàng)新工作室”讓員工創(chuàng)新成效倍增[N];中國礦業(yè)報;2011年

相關博士學位論文 前5條

1 王博;動態(tài)負荷模擬加載微機自動測試系統(tǒng)關鍵技術研究及應用[D];華北電力大學;2015年

2 王金玉;抽油機齒輪箱故障診斷系統(tǒng)的研究[D];東北石油大學;2015年

3 葉鵬;抽油機井系統(tǒng)效率的數值模擬分析與試驗研究[D];東北石油大學;2011年

4 趙啟成;抽油機井油管失效機理及事故預防的研究[D];哈爾濱工程大學;2005年

5 李曉東;偏心柔性抽油系統(tǒng)結構優(yōu)化設計[D];中國石油大學（華東）;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 聶曉立;基于無線傳感器網絡的單井示功圖信號采集與分析[D];西安石油大學;2015年

2 耿鵬;抽油機節(jié)能改造關鍵技術研究[D];西安石油大學;2015年

3 王露瑤;數字化抽油機仿真平臺信號源的設計與應用[D];西安石油大學;2015年

4 李付超;數字化抽油機控制技術與系統(tǒng)應用研究[D];西安石油大學;2015年

5 楊尚霖;基于MSP430的抽油機載荷及位移無線采集系統(tǒng)設計[D];山東大學;2015年

6 趙怡龍;基于物聯(lián)網的抽油機故障診斷技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 張建新;基于虛擬樣機提撈式抽油機提升系統(tǒng)研究[D];長春理工大學;2014年

8 陳丹;抽油機無線監(jiān)控終端的設計[D];西安電子科技大學;2015年

9 王小丹;基于示功圖抽油機配重自適應平衡調整的研究[D];新疆大學;2015年

10 梁波;基于PNN神經網絡的抽油機井工況診斷研究[D];安徽工業(yè)大學;2015年

本文編號：1661629