CN104481499B - 一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，涉及油田采油技术领域。本发明解决了现有测量油井工况参数需要多种仪器以及人工配合才能够实现的问题。通过确定抽油机井曲柄运行至对应抽油机井上死点及下死点的时间，油井采油液三相流(油、水、气)，在测试过程中由于气体的影响导致现场井口在线自动、测试采油井日产液量存在困难。本发明在测量过程中1.数据按重量计算有效排除气体影响；2.在采油井相同运行工况参数状态下数据进行差动处理有效消除了不确定因素误差或固定误差；3.不同运行状态进行了修正补偿；4.高速的数据采集保证的数据的密度，进而实现数据的可靠性；上述方法组合使用，实现抽油机井现场在线连续、自动化实用测量单井日产液量。

Description

一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法

技术领域

本申请涉及到油田的采油技术领域，具体涉及到油田抽油机井测量技术领域。

背景技术

多年以来，抽油机井测量日产液量方法有计量车，计量间玻璃管测量，两者测产过程中均需脱气处理，设备造价高，计量时间长，测量井数有限；翻斗流量法，需现场管线加装出油阀、油灌等，易污染环境、丢油等；液面恢复法，采油井油套环空液面存在死油面、泡沫段，环套之间含气量少，或结蜡影响，或斜井等因素影响，液面测量精度，重复性等都将影响测试结果；或采用地面功图测量，地面功图测量后，根据理论推导获得井下功图，再根据所述井下功图来估计获得日产液量，其中影响因素太多，导致测量结果与实际产量误差较大，对应稠油井、高气液比的油井测量误差更大；常规桶量油存在人为读数误差大、计产间隔时间长导致单井产液量数据不精确，桶量油还存在环保及防盗油等诸多问题。传统方法均无法实现现场在线连续自动化测量抽油机井日产液量，有的需要获得抽油机井较多工况参数，因此产品现场很难实用化，有的还存在防盗环保问题。

发明内容

为了解决测量油井工况参数需要的多种仪器以及人工配合才能够实现的问题，本发明提供了一种能够在油井工作过程中现场在线实时检测的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法。

本发明所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，所述测量方法的过程为：

在抽油机正常工作过程中实时采集抽油井机的电参数，进而根据所述电参数计算获得对应的抽油机的净扭矩，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机上死点的时刻以及下死点的时刻；

在抽油机井连续工作两天之后，采用周期性调参运行测量获得单井日产液量，所述周期为2至30天，每次调参过程为控制抽油机井的冲次由正常运行的N转换到调参之后的N₂，并持续运行时间t，N₂≠N，t为大于8分钟且小于90分钟的时间参数，然后再次恢复到正常运行的冲次N；计算单井日产液量的方法为：

对调参运行之前的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_5上下；

对调参运行结束之后的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_8上下；

根据上述获得的参数获得抽油机井的日产量P₁为：

公式中，Sh表示抽油机井中的套管内径与油管外径之间环空截面积，Y表示电机输入端至井口悬点的机械传动效率，F_p表示柱塞的截面面积，井口悬点加速度a，根据加速度a计算公式：a＝S×N²/1790计算获得，所述S为抽油机光杆冲程，N为抽油机光杆冲次数。

在上述日产液量的测量过程中，还可以包括动液面系数修正过程，所述过程为：

对调参之后的前1-2分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_6上下；

根据上述获得的P_5上下和P_6上下获得系数K₁，

当N₂<N时，系数K₁＝P_5上下-NP_6上下/N₂；

当N₂>N时，K₁＝P_6上下-N₂P_5上下/N；

对调参之后的最后1分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_7上下；

根据上述获得的P_7上下和P_8上下获得系数K₂；

当N₂>N时，则有：K₂＝P_8上下-NP_7上下/N₂，

当N₂<N时，则有：K₂＝P_7上下-N₂P_8上下/N；

进而获得环空动液面修正系数K＝(K₁+K₂)/2，完成动液面数学模型进行修正。

上述所述调参之后的冲次N₂大于或等于0，且小于或等于1.5N。

所述调参之后的冲次N₁大于0，且小于或等于1.5N

当N₂≠0时，所述时间t取值为[20分钟，90分钟]。

当N₂＝0时，所述时间t取值为[10分钟，45分钟]。

上述测量方法中，控制抽油机井的冲次由正常运行的N进行调参的方法为：通过调整抽油机井的驱动电机的频率实现。

调整抽油机井的驱动电机的频率的方法采用下述任意一种方法实现：

第一种：自动调频；第二种：人机配合手动调频率；第三种：人机配合手动停机；调参后运行时间t后，再恢复到原运行状态运行。

本发明所述的方法，尤其适用于在油井的工作现场使用，能够在油井工作过程中实时获得采集油井工作过程中的各种体现工况的参数。

本发明的工作原理是通过周期性霍尔传感器信号反馈的信息，或采用井口载荷力加速度位置复合传感器，或下死点辅助位置传感器，或人机配合操作确定上下死点，判断确定抽油机井曲柄运行至对应抽油机井上死点时刻或对应抽油机井下死点时刻，周期性分解处理抽油机井上、下冲程的扭矩及时刻。

在正常运行中，抽油机井的工作过程是周期性由原运行频率改变后运行时间或t，再恢复到原频率运行的变频调整冲次参数操作；变频调参后运行时间t相对比较长，再恢复到原运行频率运行时，动液面会有变化，该种方式用于实现测单井日产液量，同时还能实现动液面测量修正。

本发明所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，能够在抽油机井工作现场、在抽油机井工作过程中，实时采集获得抽油机井供电输入端电参数，进而实测数据计算建模，最终实现控制周期性变频调参后运行的时间，能够实现在线连续、实用性、通用化自动化周期性测量测量单井日产液量，同时周期性完善修正动液面。

本发明所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，均是在采油井相同运行工况参数状态下，采用差动处理数据的原理实现的，即：在调整参数前后相同工况下的数据进行差动处理，进而有效的消除了一些不确定因素误差或固定误差，与结蜡、磨损、漏失、气体等无关，进而提高了测量的准确性，对环空动液面的测量感知度能够达到0.1米。

本发明所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法中，采用扭矩作为计算依据，即：以重量作为计算的基础，进而消除了抽油管路中的气体对测量结果的影响。

本发明所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，无需其它仪器、仪表设备辅助测量，如：流量、液面等参量测量的多种专用仪器设备等等，现场测试参量少，大大降低了测量的成本。

发明方法原理应用示例产品现场在线连续、实用性、通用化、自动化测量，能够实现抽油机井单井日产液量周期性测量，并且在测量过程中还能够对测量动液面的数据学模型进行修正。现场可实现在线连续测量、使用方便等要求的测试参量选择；发明说明中示例产品应用要具有实用性与通用性；实测及处理数据方式方法；周期性完整顺序过程状态模型思想等为发明方法核心。

本发明可应用于各种油田的抽油机井的井日常工况参数监测领域，能够有效配合对抽油井工作状态的管理，进而为实现节能增效提供可靠及时地数据支持。

附图说明

图1是本发明所述的单井日产液量测量方法中，启机时先进性周期为T的调参，然后再进行测产的周期为t的过程示意图。

图2是本发明所述的单井日产液量测量方法中，在进行周期为t的调参过程中，采用降参调参的情况下，即：N₂<N，调参前后的参数P_上下的变化趋势，当调参为增参调参的情况，即：N₂>N，则参数P_上下的变化趋势与该图所示的趋势相反。

图3是具体实施方式十三所述的一种实现本发明所述抽油机井日产液量测量方法的抽油机井变参数计量装置的配电柜的布局结构示意图，图4是图3所示抽油机井变参数计量装置的电气原理示意图。图3中的附图标记，1、电源，2、断路器2P，3、24V继电器，4、滤波器EMI，5、断路器3P，6、24V开关电源，7、变送器，8、电流互感器，9、220V继电器，10、交流接触器KM2，11、带有动力的热继电器JR，12、变频器，13、带有动力的交流接触器KM1，14、单片机，15、控制按钮，16、制动系统，17、霍尔传感器，18、油压套压压力变送器。图4中的附图标记，CT1和CT2别表示两个电流互感器，分别用于检测抽油机井的三相供电电源中的两相的供电电流；K1-O3表示小继电器K1的第三个常开触点，K1-O2表示小继电器K1的第二个常开触点，K1-O1表示小继电器K1的第一个常开触点，K2表示第二个小继电器的控制线圈，K2-C1表示小继电器K2的第一个常闭触点，K2-C2表示小继电器K2的第二个常闭触点；B1表示自保护器，KM1和KM2分别表示两个三相交流接触器的主控制线圈，KM1-1表示第一个交流接触器的主开关，KM2-1表示第二个交流接触器的主开关，KM1-C1表示第一个交流接触器的第一个常闭辅助触点，KM2-C1表示第二个交流接触器的第一个常闭辅助触点，KM2-O1表示第二个交流接触器的第一个常开辅助触点，KM2-O2表示第二个交流接触器的第二个常开辅助触点；L1和L2表示两个指示灯，OL1、OL2和OL3表示供电电源的三相电电压。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方是所述的是一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，所述测量方法为：

在抽油机正常工作过程中实时采集抽油井机的电参数，进而根据所述电参数计算获得对应的抽油机的净扭矩，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机上死点的时刻以及下死点的时刻；

在抽油机井连续工作两天之后，采用周期性调参运行测量获得单井日产液量，所述周期为2至30天，每次调参过程为控制抽油机井的冲次由正常运行的冲次N转换到调参之后的N₂，并持续运行时间t，N₂≠N，t为大于8分钟且小于90分钟的时间参数，然后再次恢复到正常运行的冲次N；计算单井日产液量的方法为：

对调参运行之前的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_5上下，同时将所述连续多个上冲程的扭矩因数进行叠加处理获得上冲程扭矩因数

对调参运行结束之后的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_8上下，同时将所述连续多个上冲程的扭矩因数进行叠加处理获得上冲程扭矩因数

根据上述获得的参数获得抽油机井的日产量P₁为：

公式中，Sh表示抽油机井中的套管内径与油管外径之间环空截面积，F_p表示柱塞的截面面积，井口悬点加速度a，Y表示电机输入端至井口悬点的机械传动效率，根据加速度a计算公式：a＝S×N²/1790计算获得，所述S为抽油机光杆冲程，N为抽油机光杆冲次数。

本实施方式中的冲次N是指正常工作状态下抽油机光杆每分钟冲次数。所述扭矩因数或扭矩因子为抽油机传动的技术参数，一般取决于抽油机的几何尺寸和曲柄转角θ，即单位悬点载荷力在曲柄上所产生的扭矩。表示柱塞的截面面积F_p为柱塞的技术参数，一般可根据公式F_p＝3.14×D×D/4获得，参数D表示抽油泵的泵径。

本实施方式所述的连续多个冲次的选择，可以根据现场情况选择，例如：可以选择固定时间内连续多个冲次，也可以选择固定数值。例如：选择一分钟内的连续冲次，选择5次、10次等等均可，一般选择次数的时候，选择大于3次。

本实施方式所述的抽油机的净扭矩，一般等于抽油机的减速器输出轴的扭矩，它是抽油机曲柄平衡块与井口悬点载荷在减速器输出轴上叠加所得的净扭矩(曲柄平衡块与井口悬点载荷在减速器输出轴上叠加所得的净扭矩与电机输入端电参数有功功率有对应关系)。

上述抽油机的净扭矩根据所述电机输入端有功功率P_g计算获得抽油机的净扭矩，可以根据公式9550×P_g/N计算获得。

电机输出轴扭矩M1与电机转速n有关，M1＝9550×P_g/n；该电机输出扭矩M1转换至减速器输出轴扭矩：M1×n/N，减速器输出轴扭矩即为抽油机的净扭矩P，因此有：P＝9550×P_g/N。

本实施方式在测量日产量的过程中，调参的运行时间t比较长，一般情况需要控制调参运行前后的动液面变化量在40米到60米之间，测量效果比较好。

本实施方式所述的测量日产量的过程中，还能够调整环空动液面修正系数K，并对动液面数学模型进行修正。

本实施方式中，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机上死点的时刻以及下死点的时刻的目的，是为了准确的确定一个冲次的时间起点和结束点，进而分解每个冲程中上冲程的数据和下冲程的数据。具体方法可以采用霍尔传感器等传感器实现。

本实施方式中所述的实时采集抽油井机的电参数的采集速度，大于或等于20次每分钟，通过这种高速的数据连续采集积累可靠的数据，然后根据上死点和下死点对应的时刻将所有数据分成多组，每组数据为一个冲次内的所有数据，针对每组数据进行处理，每组数据根据上死点和下死点的时刻分解成上冲程数据和下冲程数据，然后将上冲程数据和下冲程数据进行叠加处理。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，还包括动液面系数修正过程，具体为：

对调参之后的前1-2分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_6上下；

根据上述获得的P_5上下和P_6上下获得系数K₁，

当N₂<N时，系数K₁＝P_5上下-NP_6上下/N₂；

当N₂>N时，K₁＝P_6上下-N₂P_5上下/N；

对调参之后的最后1分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程叠加扭矩P_7上下；

根据上述获得的P_7上下和P_8上下获得系数K₂；

当N₂<N时，则有：K₂＝P_8上下-NP_7上下/N₂，

当N₂>N时，则有：K₂＝P_7上下-N₂P_8上下/N；

进而获得环空动液面修正系数K＝(K₁+K₂)/2，完成动液面数学模型进行修正。

本实施方式所述的日产量测量方法，在测量日产量的过程中，还能够对动液面的系数进行修正，进而实现实时动液面修正的功能，进而保证在抽油机井工作过程中动液面参数测量的准确性。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，所述调参之后的冲次N₂大于或等于0，且小于或等于1.5N。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，所述连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩P_上下是根据每个冲次的上下冲程叠加扭矩求平均值获得的，所述每个冲次的上下冲程叠加扭矩指将该冲次内的上冲程过程中的所有净扭矩的平均值和下冲程过程中的所有净扭矩的平均值进行叠加处理获得的。

抽油机曲柄运行至对应抽油机井口下死点(曲柄运行角度为0°或360°)，抽油机曲柄运行至对应抽油机井口上死点(曲柄运行角度为180°)，由下死点运行至上死点的过程为上冲程。由上死点运行至下死点的过程为下冲程。

在减速器输出轴，曲柄平衡块扭矩作用与纯抽油杆扭矩作用方向相反，并且各自如曲柄平衡块扭矩(或纯抽油杆扭矩)：在上冲程的扭矩作用和下冲程的扭矩作用的方向相反，因此上冲程的净扭矩和下冲程的净扭矩相互叠加时采用相加运算，达到消除曲柄平衡块扭矩与纯抽油杆扭矩作用，叠加后的净扭矩只与井口悬点动液面作用在抽油泵柱塞上的力有关，进而实现准确测量单井日产液量的目的。

举例说明所述连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩P_上下的求取过程,假设要求取连续m个冲次的上下冲程叠加扭矩P_上下及m个冲次的扭矩因数

第一冲次的上冲程采集的净扭矩数据为X₁、X₂、X₃、…X_n，则该冲次内的上冲程所有净扭矩的平均值P_1上为：(X₁+X₂+X₃+…+X_n)/n；

第一冲次的上冲程与数据采集同时对应计算得到的扭矩因数为Z₁、Z₂、Z₃、…Z_n，则该冲次内的上冲程所有扭矩因数的平均值为：(Z₁+Z₂+Z₃+…+Z_n)/n；

第一冲次的下冲程采集的净扭矩数据为Y₁、Y₂、Y₃、…Y_n，则该冲次内的下冲程所有净扭矩的平均值P_1下为：(Y₁+Y₂+Y₃+…+Y_n)/n；

下冲程抽油机液柱卸载过程，与动液面作用无关，因此不需要扭矩因数参与计算(即假设才没作用)，液柱加载与动液面有关，上下冲程叠加扭矩叠加处理后只与动液面有关，除以与动液面有关的上冲程扭矩因数之后能够获得计算获得动液面参数。

该冲次的上下冲程叠加扭矩P_1上下为：P_1上+P_1下；对应的扭矩因数为上下冲程对应扭矩因数的和，由于下冲程扭矩因数为零，因此其值等于上冲程的扭矩因数依次类推求取第二个冲次的上下冲程叠加扭矩P_2上下、扭矩因数第三个冲次的上下冲程叠加扭矩P_3上下、扭矩因数……、第m个冲次的上下冲程叠加扭矩P_m上下、扭矩因数

多个冲次的上下冲程叠加扭矩P_上下为：(P_1上下+P_2上下+P_3上下+…+P_m上下)/m，同样有多个冲次的扭矩因数为：

在实际操作过程中，为了加快数据处理速度，可以减少数据处理量，如：可以对上冲程和下冲程所采集的数据中的中间区域的数据进行叠加处理，仍可以获得很好的技术效果。例如；选择上冲程采集数据集中间区域的十分之一至二分之一的数据，与下冲程采集数据集的中间区间的十分之一至二分之一的数据进行叠加处理。

例如：第一个冲次的上冲程采集的数据集为X₁、X₂、X₃、…X_n，下冲程采集的数据为Y₁、Y₂、Y₃、…Y_n，扭矩因数为Z₁、Z₂、Z₃、…Z_n，则在求取上冲程所有净扭矩的平均值P_1上的时候仅仅根据X_n/4、X_n/4+1、X_n/4+2、…X_3n/4进行计算获得，同时求取扭矩因数时也仅仅根据Z_n/4、Z_n/4+1、Z_n/4+2、…Z_3/n；求取下冲程所有净扭矩的平均值P_1下的时候仅仅根据Y_n/4、Y_n/4+1、Y_n/4+2、…Y_3n/4进行计算获得。

前面仅是举例说明数据选择的原则，如果n/4、3n/4不是整数，则选择邻近的整数即可。上述处理过程，针对每个冲次的数据处理量均减少了二分之一，大大减少了数据处理量，明显的提高了数据处理过程。

采用上述选择部分数据进行处理获得上下冲程叠加扭矩P_上下和对应的扭矩因数在保证测量结果准确度的前提下，能够大大减少数据处理量，提高运算速度。

扭矩因数计算相关公式及变量：

A─游梁前臂长度，等于悬挂光杆的驴头弧面半径与钢丝绳半径之和，单位m；

C─游梁后臂长度，等于游梁支撑中心到横梁轴承中心的距离，单位m(双驴头型游梁后臂长度等于游梁支撑中心到柔性件与后驴头切点的距离)；

P─连杆长度，等于横梁轴承中心到曲柄销轴承中心的距离，单位m(双驴头型连杆长度等于柔性件与后驴头切点到曲柄销轴承中心的距离)；

R─曲柄半径，等于减速器输出轴中心到曲柄销轴承中心的距离，单位m；

K_极─极距，等于减速器输出轴中心到游梁支撑中心的距离，单位m；

H─游梁支撑中心到底座底部的高度，单位m；

I─游梁支撑中心到减速器输出轴中心的水平距离，单位m；

J─曲柄销轴承中心到游梁支撑中心的距离，单位m；

G─减速器输出轴中心线到底座底部的高度，单位m；

φ─常规型和异相型及双驴头型游梁式抽油机等于K_极与曲柄中心线在时钟的12点钟位置时的夹角，前置型和气平衡游梁式抽油机等于K_极与曲柄中心线在时钟6点钟位置时的夹角，单位°；

θ─曲柄角，单位°，(观察时，井口在右侧，常规型和异相型及双驴头型游梁式抽油机为曲柄中心线从时钟的12点钟位置开始，按顺时针方向的旋转角；气平衡游梁式抽油机为曲柄中心线从时钟的6点钟位置开始，按顺时针方向的旋转角；前置型游梁式抽油机为曲柄中心线从时钟的6点钟位置开始，按逆时针方向的旋转角)；

β─C和P之间的夹角，单位°；

α─P和R之间的夹角，单位°；

γ─前置型游梁式抽油机曲柄平衡重的重臂端中心线与曲柄中心线的偏移角，单位°；

τ─异相型游梁式抽油机曲柄平衡重重心与旋转中心连线与曲柄中心线的偏移角，单位°；

ψ─C和K_极之间的夹角，单位°；

χ─C和J之间的夹角，单位°；

ρ─K_极和J之间的夹角，C，J在K_极的两侧为正值，在K_极的同侧为负值，单位°；

几何关系计算式：

常规型游梁式抽油机几何关系计算式

J²＝K_极 ²+R²-2K_极R·Cos(θ-φ)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2)

注：当sinρ为负值时，ρ为负值。

ψ＝χ-ρ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(6)

α＝β+ψ-(θ-φ)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(7)

扭矩因数计算式：

上述内容记载在标准：SY/T5044-2000游梁式抽油机中。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，N₂≠0，所述时间t取值为[20分钟，90分钟]。

具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式五所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，所述时间t根据抽油机井每日的理论排量来确定：

当每日理论排量PP1≤5吨时，t＝90分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：5＜PP1≤10吨时，t＝80分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：10＜PP1≤20吨时，t＝70分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：20＜PP1≤50吨时，t＝60分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：50＜PP1≤100吨时，t＝50分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：100＜PP1≤150吨时，t＝40分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：150＜PP1≤200吨时，t＝30分钟；

当每日理论排量PP1＞200吨时，t＝20分钟。

具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，N₂＝0，所述时间t取值为[10分钟，45分钟]。

具体实施方式八、本实施方式是对具体实施方式七所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，所述时间t根据抽油机井每日的理论排量来确定：

当每日理论排量PP1≤5吨时，t＝45分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：5＜PP1≤10吨时，t＝40分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：10＜PP1≤20吨时，t＝35分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：20＜PP1≤50吨时，t＝30分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：50＜PP1≤100吨时，t＝25分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：100＜PP1≤150吨时，t＝20分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：150＜PP1≤200吨时，t＝15分钟；

当每日理论排量PP1＞200吨时，t＝10分钟。

具体实施方式九、本实施方式是对具体实施方式一至八任意一个实施方式所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，在测量抽油机井日产液量之前，首先进行测环空动液面系数的修正，具体过程为：

重启机后运行15分钟控制抽油机井的冲次由正常运行的N转换到调参数之后的N₁，N₁大于0，并且N₁≠N，并持续运行时间T，然后再次恢复到正常运行的冲次N；所述时间T为2-5分钟；

通过实时采集的数据，对调参数之前的连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程数据P_1上下，

通过实时采集的数据，对调参之后的前1-2分钟内的连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_2上下；

根据上述获得的P_1上下和P_2上下获得系数K₁，周期性测产，同时实现时间T调参数对液面数据修正作用

当N₁<N时，系数K₁＝P_1上下-NP_2上下/N₁；

当N₁>N时，K₁＝P_2上下-N₁P_1上下/N；

通过实时采集的数据，对调参之后的最后1-2分钟内的连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_3上下；

通过实时采集的数据，对恢复正常运行之后的连续多个冲次的上下冲程叠加扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_4上下；

根据上述获得的P_3上下和P_4上下获得系数K₂；

当N₁<N时，则有：K₂＝P_4上下-NP_3上下/N₁，

当N₁>N时，则有：K₂＝P_3上下-N₁P_4上下/N；

进而获得环空动液面修正系数K＝(K₁+K₂)/2；完成修正过程。

本实施方式中，调参运行的时间T很短，因此，在调参之后再恢复到原频率运行时，动液面会几乎没有变化，不会影响抽油井机的正常工作，即：不会降低抽油井机的工作效率。

测量电机输入端电参数：电流、电压、有功功率，测量的电参数有功功率先转换成电机输出轴扭矩，再根据电机和抽油机减数器输出轴之间的传动结构换算获得抽油机减数器输出轴扭矩。抽油机曲柄直接做功用于抽油，因此抽油机曲柄在每个冲次内上冲程和下冲程的扭矩叠加之后消除了曲柄平衡块扭矩与纯抽油杆(不含液柱作用)扭矩作用，叠加结果只与井口悬点动液面有关，因此能够根据该叠加结果获得动液面参数，或得到实测单井日产液量参数。

具体实施方式十、本实施方式是对具体实施方式九所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，所述调参之后的冲次N₁大于0、且小于或等于1.5N。

具体实施方式十一、本实施方式是对具体实施方式一至十任意一项实施方式所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，

控制抽油机井的冲次由正常运行的N进行调参的方法为：通过调整抽油机井的驱动电机的频率实现。

电机控制技术领域中，变频控制技术是比较成熟的技术，采用变频技术控制电机的转速，能够达到快速稳定的效果。

具体实施方式十二、本实施方式是对具体实施方式十一所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的进一步限定，本实施方式中，

调整抽油机井的驱动电机的频率的方法采用下述任意一种方法实现：

第一种：自动调频；第二种：人机配合手动调频率；第三种：人机配合手动停机；调参后运行时间t后，再恢复到原运行状态运行。

具体实施方式十三、参见图3和图4说明本实施方式。本实施方式所述的是一种实现具体实施方式一至十二任意一项实施方式所记载的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的具体装置的结构，该装置为抽油机井变参数计量装置，其具体结构参见图3和图4所示，

本实施方式所述的抽油机井变参数计量装置采用单片机、变频器和传感器实现，采用两个电流互感器CT1和CT2分别测量三相供电电源中的两相的电流信号，并发送给单片机，同时采集三相供电电源的三相电压信号OL1、OL2和OL3发送给单片机，所述单片机根据采集的两相电流信号和三相电压信号计算获得相应的净扭矩数据，同时，采用霍尔传感器实现对抽油机曲柄运行至上死点和下死点位置的检测，所述霍尔传感器输出的信号发送给单片机，所述单片机根据霍尔传感器发送的信号获得上死点和下死点的时刻，进而实现对净扭矩数据的分解运算，单片机和变频器之间通过RS485通信方式实现数据交互，进而能够实现单片机对变频器的控制，并获得变频器工作状态，变频器实现直接对抽油机井的驱动电机的控制，进而实现对冲次的控制与调整。

图4是一种实现上述方法的一种具体控制部分的电气原理图，图3是实现图4所实原理的配电箱内部的电器元件的分布示意图。

本实施方式仅仅给出了一种实现本申请所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法的装置结构，但实际实现本申请所述测量方法的结构不局限于图3和4所示的具体结构，还可以采用其他结构实现。

Claims (8)

1.一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，所述测量方法的过程为：

在抽油机正常工作过程中实时采集抽油机井的电参数，进而根据所述电参数计算获得对应的抽油机的净扭矩，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机上死点的时刻以及下死点的时刻；

在抽油机井连续工作两天之后，采用周期性调参运行测量获得单井日产液量，所述周期为2至30天，每次调参过程为控制抽油机井的冲次由正常运行的N转换到调参之后的N₂，并持续运行时间t，N₂≠N，t为大于8分钟且小于等于90分钟的时间参数，然后再次恢复到正常运行的冲次N；计算单井日产液量的方法为：

对调参运行之前的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程扭矩P_5上下；

对调参运行结束之后的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程扭矩P_8上下；

根据上述获得的参数获得抽油机井的日产量P₁为：

公式中，Sh表示抽油机井中的套管内径与油管外径之间环空截面积，Y表示电机输入端至井口悬点的机械传动效率，F_p表示柱塞的截面面积，井口悬点加速度a，根据加速度a计算公式：a＝S×N²/1790计算获得，所述S为抽油机光杆冲程，N为抽油机光杆冲次数；

所述叠加处理的过程为：先对连续多个冲次中每个冲次的上冲程的所有净扭矩的平均值和该冲次的下冲程的所有净扭矩的平均值进行叠加得到每个冲次的上下冲程扭矩，再对得到的多个上下冲程扭矩进行叠加后求平均值，该平均值为上下冲程扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括动液面系数修正过程，具体过程为：

对调参之后的前1-2分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程扭矩P_6上下；

根据上述获得的P_5上下和P_6上下获得系数K₁，

当N₂<N时，系数K₁＝P_5上下-NP_6上下/N₂；

当N₂>N时，K₁＝P_6上下-N₂P_5上下/N；

对调参之后的最后1分钟内的连续多个冲次的上、下冲程的净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程扭矩P_7上下；

根据上述获得的P_7上下和P_8上下获得系数K₂；

当N₂>N时，则有：K₂＝P_8上下-NP_7上下/N₂，

当N₂<N时，则有：K₂＝P_7上下-N₂P_8上下/N；

进而获得环空动液面修正系数K＝(K₁+K₂)/2，完成动液面数学模型进行修正；

在测量抽油机井日产液量之前，首先进行测量环空动液面系数的修正，具体过程为：

重启机后运行15分钟控制抽油机井的冲次由正常运行的N转换到调参数之后的N₁，N₁大于0、且小于或等于1.5N，并持续运行时间T，然后再次恢复到正常运行的冲次N；所述时间T为2-5分钟；

通过实时采集的数据，对调参数之前的连续多个冲次的上下冲程净扭矩数据进行叠加处理，获得上下冲程数据P_1上下，

通过实时采集的数据，对调参之后的前1-2分钟内的连续多个冲次的上下冲程净扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_2上下；

根据上述获得的P_1上下和P_2上下获得系数K₁，周期性测产，同时实现时间T调参数对液面数据修正作用

当N₁<N时，系数K₁＝P_1上下-NP_2上下/N₁；

当N₁>N时，K₁＝P_2上下-N₁P_1上下/N；

通过实时采集的数据，对调参之后的最后1-2分钟内的连续多个冲次的上下冲程净扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_3上下；

通过实时采集的数据，对恢复正常运行之后的连续多个冲次的上下冲程净扭矩数据叠加处理，获得上下冲程数据P_4上下；

根据上述获得的P_3上下和P_4上下获得系数K₂；

当N₁<N时，则有：K₂＝P_4上下-NP_3上下/N₁，

当N₁>N时，则有：K₂＝P_3上下-N₁P_4上下/N；

进而获得环空动液面修正系数K＝(K₁+K₂)/2；完成修正过程。

3.根据权利要求1所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，所述调参之后的冲次N₂大于或等于0，且小于或等于1.5N。

4.根据权利要求1所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，N₂≠0，所述时间t取值为[20分钟，90分钟]。

5.根据权利要求4所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，所述时间t根据抽油机井每日的理论排量来确定：

当每日理论排量PP1≤5吨时，t＝90分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：5＜PP1≤10吨时，t＝80分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：10＜PP1≤20吨时，t＝70分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：20＜PP1≤50吨时，t＝60分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：50＜PP1≤100吨时，t＝50分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：100＜PP1≤150吨时，t＝40分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：150＜PP1≤200吨时，t＝30分钟；

当每日理论排量PP1＞200吨时，t＝20分钟。

6.根据权利要求1所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，N₂＝0，所述时间t取值为[10分钟，45分钟]。

7.根据权利要求6所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，所述时间t根据抽油机井每日的理论排量来确定：

当每日理论排量PP1≤5吨时，t＝45分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：5＜PP1≤10吨时，t＝40分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：10＜PP1≤20吨时，t＝35分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：20＜PP1≤50吨时，t＝30分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：50＜PP1≤100吨时，t＝25分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：100＜PP1≤150吨时，t＝20分钟；

当每日理论排量PP1满足条件：150＜PP1≤200吨时，t＝15分钟；

当每日理论排量PP1＞200吨时，t＝10分钟。

8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的一种基于电参数的抽油机井日产液量测量方法，其特征在于，控制抽油机井的冲次由正常运行的N进行调参的方法为：通过调整抽油机井的驱动电机的频率实现，调整抽油机井的驱动电机的频率的方法采用下述任意一种方法实现：第一种：自动调频；第二种：人机配合手动调频率；第三种：人机配合手动停机；调参后运行时间t后，再恢复到原运行状态运行。