68、抽油机节能控制系统与发电机励磁系统的智能控制策略

抽油机节能控制系统与发电机励磁系统的智能控制策略

抽油机节能控制系统

油井参数测量与控制需求

在油井开采中，油井位于地下数千米深处，空间狭小，直接测量油井内的液位和地下油泵的充满度非常困难。我们可以通过测量抽油杆应变、油井产液量、游梁式抽油机的电流、电压和有功功率等参数，间接估算泵的充满度。同时，直接测量油井的产油率也存在困难，目前发现影响油井产油率的主要参数有 8 个，包括油藏孔隙度、油藏渗透率、油藏原油剩余含量、油藏压力、原油粘度、原油张力、注水压力和注水量。通过根据油井产油率、油井液位和地下油泵充满度来控制游梁式抽油机的工作状态，可以提高抽油效率并节约电能。

节能控制系统架构

为了解决注水油田中游梁式抽油机的节能问题，采用了径向基函数网络内模控制方案。该节能控制系统包含两个结构相同的径向基函数网络 (M - 1) 和 (M)。其中，网络 (M - 1) 作为系统的控制器，网络 (M) 作为被控对象的状态估计器。状态估计器和被控对象处于并行状态，它们的差值通过反馈方式传输到输入，再经过线性滤波器进入控制器 (M - 1)，控制器 (M - 1) 的输出作为被控对象的输入。以状态估计器 (M) 为训练对象，控制器 (M - 1) 通过反复训练间接学习被控对象的逆动态行为，使控制系统的误差趋近于零。

控制器 (M - 1) 和状态估计器 (M) 都由输入层、隐藏层和输出层组成。状态估计器 (M) 的输入层有 7 个神经元，分别是游梁式抽油机的停机时间、工作频率、油藏孔隙度、原油粘度、注水压力、注水量和抽油杆应变；输出层有 2 个神经元，分别是油井产液量和游梁式抽油机电流，油井产液量与游梁式抽油机电流的比值即为抽油机的工作效率。状态估