采油螺杆泵转子转速优化方法研究

【摘要】螺杆泵采油是一种新型的人工举升方式，具有结构简单、高效节能、机组占地面积小等特点，尤其适宜于高粘度、高含砂量、高油气（水）比原油开采，已经在国内外的油田生产中普遍使用。在螺杆泵采油过程中，转速的选择十分重要，直接影响到泵的效率和使用寿命。如果转速选择不合理，将引发油井抽空“烧泵”、泵效下降以及使用寿命缩短等诸多问题。目前，国内外已经有研究人员采用建立最佳转速模型的方法来选择合理的转速，其不足之处在于没有考虑泵的结构参数和油井工况的耦合影响，而且所建立的模型收敛速度慢、精度低；没有对转速的智能控制问题进行深入研究，对提高泵效、延长寿命的效果仍不明显。为此，本文从理论和实验两方面开展了采油螺杆泵转子转速优化方法的研究，旨在进一步提高螺杆泵采油作业中转速控制技术水平。论文首先分析了螺杆泵结构和工作原理，综述了螺杆泵采油技术的国内外发展状况，重点对螺杆泵采油技术领域中存在的关键技术问题进行了剖析，确定了论文工作的切入点。速度是影响螺杆泵定子橡胶寿命的主导因素，研究他们之间的关系正是论文工作的核心。但是速度对橡胶磨损的影响又受制于螺杆泵结构参数和油井工况参数，这种影响呈非线性耦合形态。对此，文中在梳理了两大类影响因素的基础上，对解决非线性耦合关系问题的方法进行了考证，提出基于人工神经网络技术建立螺杆泵转速优化模型的思路，选取原油温度、原油粘度、螺杆泵泵端压差和螺杆泵定子橡胶磨损量作为输入量，以螺杆泵转速作为输出量，模拟实际工况并以其为参考考察优化效果。文中阐述了基于四种典型的人工神经网络模型（BP网络、RBF网络、Elman网络和GA-BP网络）进行优化的具体算法及优化结果与实际值的对比分析过程，从中遴选了比较理想的优化模型。在螺杆泵采油系统的实际工作过程中，转速需根据实际工况的变化而变化。为实现螺杆泵转速的实时控制，自行开发了螺杆泵转速优化系统。文中介绍了软硬件开发环境、软件中内含的算法以及基于此平台对螺杆泵转速及其影响因素的测量和实时调控等操作过程。为验证螺杆泵转速优化模型的有效性，并对转速优化问题深入研究，自行设计并研制了能够模拟实际油井工况的螺杆泵转速优化结果检验平台。该实验平台以环-块式摩擦磨损试验机为主体，结合所开发的螺杆泵转速优化系统，能够完成螺杆泵转速优化模型实效性的验证以及不同控制方式实效性的试验研究。在螺杆泵转速优化效果检验平台上，对基于人工神经网络优化模型获得的螺杆泵转速优化结果进行了实验分析。采用不同试验方案（橡胶配方）进行了试验，对比分析实验结果可以看出，基于BP神经网络优化模型优化出的转速对减轻螺杆泵定子橡胶磨损量的效果比较明显。最后，对进一步完善基于人工神经网络的螺杆泵转速优化平台提出了建设性思路，给出了优化系统的开放性架构和与实际信号采集子系统的接口。
【作者】罗旋；
【导师】王世杰；吕晓仁；
【作者基本信息】沈阳工业大学，机械设计及理论，2013，博士
【关键词】采油螺杆泵；转子转速优化；人工神经网络；优化系统；实验平台；

【参考文献】
[1]居来提·艾尼瓦尔.核黄素及其转运基因变异与新疆哈萨克族食管鳞状细胞癌发病相关性研究[D].新疆医科大学,外科学,2014,博士.
[2]李明泽.城市农产品冷链物流配送路径优化研究[D].大连海事大学,物流工程与管理,2013,硕士.
[3]李林倩.两类本原有向图的scrambling指数和广义scrambling指数[D].中北大学,应用数学,2013,硕士.
[4]戴永忠.中国工商银行私募股权投资经营模式研究[D].兰州大学,金融与投资管理,2012,硕士.
[5]申玉玺.少数民族乡村干部角色研究[D].青海大学,思想政治教育,2014,硕士.
[6]许潇,马晓春,訾振宁.一种新型海上风电并网检测技术[J].电子设计工程,2015,04:32-35+39.
[7]杨益华.基于准Z源直流变换器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制控制策略研究[D].上海理工大学,电力电子与电力传动,2012,硕士.
[8]季凯.贵金属/石墨烯纳米复合材料的制备及其性能研究[D].湖北大学,2013.
[9]高莎.“三道弯”体态形成的文化背景与地域特征分析[D].西安音乐学院,舞蹈学,2013,硕士.
[10]邓伟.纳米CoO/三维石墨烯复合材料在超级电容器中的应用[D].兰州大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[11]鄢亚晴.我国房地产上市公司资本结构优化问题研究[D].河北经贸大学,应用统计,2014,硕士.
[12]张宁.曲美他嗪在经皮冠脉介入术中心肌保护作用的Meta分析[D].山东大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[13]马莎.以流行音乐为载体改进钢琴教学模式可行性研究[D].云南师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[14]魏传军.基于地基GNSS观测数据的电离层延迟改正研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[15]陈晴晴.基于话语分析的中美公共图书馆法规比较研究[D].黑龙江大学,图书馆学,2013,硕士.
[16]孙海超.Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金蠕变行为研究[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[17]何林.重庆市农村金融发展与农村经济增长关系的实证研究[D].重庆工商大学,区域经济学,2014,硕士.
[18]张栋.生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D].中国科学技术大学,2012.
[19]宋佩莉.蚁群算法在旅行agent问题中的应用研究[D].西安建筑科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[20]龙婧.隆基泰和有限公司房地产开发业务的税收筹划方案研究[D].兰州大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[21]夏国斌.利宝产险核心业务系统设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[22]刘凯.Al_2O_3纳米颗粒的制备与表征[D].兰州大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[23]易鑫鹏.激光熔覆制备Fe-Mn-Si记忆合金涂层工艺及耐磨性研究[D].大连海事大学,机械工程,2014,硕士.
[24]吴菲菲,李倩,黄鲁成.基于应用领域视角的技术发展态势分析内容和方法——以石墨烯传感器技术为例[J].技术经济,2014,06:48-53+66.
[25]张晴.中药成分白鲜碱、茵芋碱、茵芋苷的荧光性质与分析方法研究[D].河北师范大学,分析化学,2013,硕士.
[26]陈洪霖.商业地产营运模式对盈利的影响[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]刘明洋.胆固醇包裹/携带let-7a miRNA模拟物对肝癌生长的体内外研究[D].北京协和医学院,病理学与病理生理学,2014,博士.
[28]章坚民,姜健宁,沈水明,楼群惠,孙昕.基于采集与分析过程的电网故障信息系统界面设计[J].电力系统自动化,2007,17:65-68.
[29]杨瑞林.含时各向异性耦合谐振子波函数研究[D].天津大学,理论物理,2013,硕士.
[30]陈琛.电子政务视野中的公务员信息素养研究[D].中国矿业大学,行政管理,2014,硕士.
[31]王静.论海关行政自由裁量权[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[32]徐泓颖.关于宫泽贤治作品中拟声拟态语的翻译研究报告[D].吉林大学,翻译,2013,硕士.
[33]杨淑媛.基于自然计算的压缩感知图像重构[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[34]陈巍巍.空乘人员工作倦怠及其与组织公平的关系[D].华东师范大学,应用心理学（专业学位）,2013,硕士.
[35]张端阳.长春地区外资企业劳资关系问题研究[D].吉林大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[36]冯雪琦.中学生活化学实验开发及教学应用研究[D].南京师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[37]张建光.Web会话识别的优化方法研究[D].合肥工业大学,管理信息学,2013,硕士.
[38]杨云飞.论竞技体育过程中运动员人身侵权责任[D].浙江工商大学,民商法,2012,硕士.
[39]张金花.声门型喉癌喉功能保全术的临床应用研究[D].河南科技大学,肿瘤学（专业学位）,2013,硕士.
[40]梅金顺,王润秋.Ricker类地震子波[J].石油地球物理勘探,2012,S1:8-14+163+162.
[41]王小艳.中国荷斯坦奶牛泌乳相关营养代谢组学研究[D].东北农业大学,基础兽医学,2013,硕士.
[42]倪建雯.“学案”实施的现状、问题及对策研究[D].西北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[43]陶晶.谈日汉翻译中的语序转换[D].南京农业大学,翻译,2013,硕士.
[44]潘宏勋,方伍宝,李满树.南方山前带B区地震速度建模及偏移成像[J].石油地球物理勘探,2013,04:526-530+676+500.
[45]李旭超.开关电器的电触点形变现象的实验研究及其电寿命的评估[D].辽宁工程技术大学,电力电子与电力传动,2003,硕士.
[46]王琳.NC烟草公司质量管理体系研究[D].南昌大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[47]邬丽莲.NVF550级海洋工程结构用钢的控轧后冷却及回火工艺研究[D].西安建筑科技大学,材料工程,2013,硕士.
[48]武明草.越南廉价航空业客运发展模式研究[D].北京交通大学,企业管理,2013,硕士.
[49]胡承伟.苏州区域经济发展中的客流特点及市场策略[J].上海铁道科技.2003(04)
[50]邹玲.改良型A2/O工艺在雨季运行脱氮的小试研究和模拟分析[D].重庆大学,市政工程,2014,硕士.