基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法及系统。通过采集有杆泵抽油井电参数、计算完整冲程周期内的平均功率，进而获得参考冲程平均功率。通过监测实际功率值实时判断是否有结蜡严重的情况，根据有杆泵抽油井结蜡情况从而决定对抽油井是否进行加热，还可以用来确定合适的参考冲程平均功率、电加热除蜡周期，通过多次改变电加热功率最后找出能耗最小的电加热功率预设值，本发明专利技术能实现实时连续监测有杆泵抽油井井下结蜡情况，具有准确性高、实时性好、成本低、安全性高等优点，并且在电加热过程中逐步确定电加热除蜡参考周期和电加热参考功率，能有效的节约能源提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法及系统
本专利技术涉及软测量
，具体涉及一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法及系统。
技术介绍
油井结蜡问题广泛存在与原油开采过程中，含蜡原油从油管上升到地面，由于温度、压力等环境条件的变化和原有化学平衡的破坏，蜡从原油中析出，并聚集、附着在油井设施的表面，造成抽油泵的入口、油管和抽油杆等油井设施的表面结蜡；油井结蜡会阻碍油液的流动，降低泵效，影响石油的常量，引起有杆泵抽油机负载的增加甚至造成抽油泵卡蜡等。对油井进行电加热是现如今油井采油的常用方法之一，通过电加热可以有效去除抽油设施表面的结蜡，增加油液的流动性，并且电加热具有可控性好，操作简单等优点。但是由于抽油装置位于几千米深的地下，很难直接观察到电加热除蜡的程度，所以对于电加热除蜡周期和时长的确定是一件比较困难的事情。长期以来多依靠技术人员的经验来确定电加热除蜡的周期与时长，这具有很强的主观性，很容易造成电加热除蜡时间过长或过短从而导致生产效率的偏低和能源的浪费。因此找到合适的方法确定电加热除蜡周期和时长尤为重要，通过软测量方法实现自动监测过程，利用电参数来确定电加热除蜡周期以及时长，这对提高石油的生产效率，节约能源具有显著效果。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法，包括：步骤1：根据预设的电加热功率P对油井进行电加热除蜡，并在电加热除蜡过程中采集有杆泵抽油机工作状态下的电参数数据，记录电加热除蜡过程的开始时间为t1，所述电参数包括三相电压、三相电流；步骤2：根据有杆泵抽油机的电参数数据，计算有杆泵抽油机在一个冲程周期T内的电功率平均值，计算公式如下：式中，m为一个冲程周期内电功率的采样点数，Ui,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电压值，Ii,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电流值，为第e个冲程周期内电功率的平均值，为第e个冲程周期内第i个采样点下的功率因数，E表示电加热除蜡过程中的冲程周期总数；步骤3：在当前冲程周期Te结束时，将当前冲程周期Te内的功率值与前一冲程周期Te-1内的功率值进行比较，当时，表示需要继续进行电加热除蜡处理，其中δ1表示预设电除蜡阈值；当表示油井下结蜡情况得到有效清除，结束电加热除蜡过程，记录电加热除蜡过程的结束时间为t2；步骤4：将结束电加热除蜡过程时计算得到的第E个冲程周期TE内的实际功率的平均值作为参考冲程平均功率电加热除蜡过程所用时长tc＝t2-t1；步骤5：电加热除蜡过程结束后继续采集有杆泵抽油机的电参数数据，并根据采集到的电参数数据计算有杆泵抽油机在一个冲程周期内的电功率平均值计算公式如下：式中，Ui为一个冲程周期内第i个采样点下采集到的电压值，Ii为一个冲程周期内第i个采样点下采集到的电流值，为一个冲程周期内第i个采样点下的功率因数；步骤6：将每个冲程周期内计算得到的功率平均值与参考冲程平均功率进行比较，当时表示不需要开启电加热除蜡过程，当时表示需要开启电加热除蜡过程，其中δ2、δ3表示不需要电加热除蜡过程的预设上、下限参考比值，δ4表示需要电加热除蜡过程的预设下限参考比值，记录相邻两次电加热除蜡过程的时间间隔作为参考电加热除蜡周期Tc；步骤7：当需要对油井进行电加热除蜡过程时，改变预设的电加热功率P的取值，然后重复步骤1～步骤6，计算P在不同取值下的电加热除蜡过程中的电功率平均值以及电加热除蜡过程所用时长tc；步骤8：将tc取最大值时一次电加热除蜡时长作为基准时间tmax＝max{tc}，计算电加热功率P在不同取值下的电加热除蜡过程中所做功的总和W总，计算公式如下：步骤9：统计出P在不同取值下的W总的最小值Wmin，将Wmin对应的功率P取值作为下一次设置电加热除蜡过程中电加热功率P的预设值。一种实现基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法的监测系统，包括电参数采集装置、电参数处理装置、电加热装置、无线WiFi传输装置、手机APP，电参数采集装置、电加热装置分别与电参数处理装置电连接，电参数处理装置通过无线WiFi传输装置与手机APP进行数据传输；所述电参数采集装置用于采集有杆泵抽油机的电参数，并计算每个采样点的电功率值，所述电参数包括三相电压、三相电流；所述电加热装置用于对油井进行加热清除结蜡；所述电参数处理装置用于计算有杆泵抽油机在每个冲程周期内电功率的平均值，并判断是否需要开启电加热除蜡过程，还用于计算电除蜡过程中所做功的总和，控制电加热装置的工作状态；所述手机APP用于实现人机信息的交互，实时显示电参数数据、电功率值，以及电加热除蜡状态；所述无线WiFi传输装置用于实现电参数处理装置与手机APP之间的无线信号传输。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法及系统，本专利技术通过实时采集有杆泵抽油机电机的电参数，计算每个冲程周期内电功率的平均值作为实际功率值，通过监测实时功率值实时判断是否有结蜡严重的情况。根据对结蜡情况的判断自动开启或停止电加热装置，从而达到除蜡的效果。还可以用来确定合适的参考冲程平均功率、电加热除蜡周期，通过多次改变电加热功率最后找出能耗最小的电加热功率预设值，相比于依靠人工经验判断是否进行电加热除蜡，本专利技术能实现实时连续监测有杆泵抽油井井下结蜡情况，能在保证生产的前提下有效除蜡。同时，本专利技术具有准确性高、实时性好、成本低、安全性高等优点，并且在电加热过程中逐步确定电加热除蜡参考周期和电加热参考功率，能有效的指导油井的生产作业，从而达到节约能源提高生产效率的目标。附图说明图1为本专利技术中的基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法流程图。图2为本专利技术中的监测系统框图。图3为本专利技术实施方式中的电路连接原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对专利技术做进一步说明。如图1所示，一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法，包括：步骤1：根据预设的电加热功率P对油井进行电加热除蜡，并在电加热除蜡过程中采集有杆泵抽油机工作状态下的电参数数据，记录电加热除蜡过程的开始时间为t1，所述电参数包括三相电压、三相电流；步骤2：根据有杆泵抽油机的电参数数据，计算有杆泵抽油机在一个冲程周期T内的电功率平均值，计算公式如下：式中，m为一个冲程周期内电功率的采样点数，Ui,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电压值，Ii,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电流值，为第e个冲程周期内电电功率的平均值，为第e个冲程周期内第i个采样点下的功率因数，E表示电加热除蜡过程中的冲程周期总数；步骤3：在当前冲程周期Te结束时，将当前冲程周期Te内的功率值与前一冲程周期Te-1内的功率值进行比较，当时，表示需要继续进行电加热除蜡处理，其中δ1表示预设电除蜡阈值，本实施例中取值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法，其特征在于，包括：/n步骤1：根据预设的电加热功率P对油井进行电加热除蜡，并在电加热除蜡过程中采集有杆泵抽油机工作状态下的电参数数据，记录电加热除蜡过程的开始时间为t

【技术特征摘要】
1.一种基于电功率的油井电加热除蜡过程实时监测方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据预设的电加热功率P对油井进行电加热除蜡，并在电加热除蜡过程中采集有杆泵抽油机工作状态下的电参数数据，记录电加热除蜡过程的开始时间为t1，所述电参数包括三相电压、三相电流；
步骤2：根据有杆泵抽油机的电参数数据，计算有杆泵抽油机在一个冲程周期T内的电功率平均值，计算公式如下：



式中，m为一个冲程周期内电功率的采样点数，Ui,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电压值，Ii,e为第e个冲程周期内第i个采样点下采集到的电流值，为第e个冲程周期内电功率的平均值，为第e个冲程周期内第i个采样点下的功率因数，E表示电加热除蜡过程中的冲程周期总数；
步骤3：在当前冲程周期Te结束时，将当前冲程周期Te内的功率值与前一冲程周期Te-1内的功率值进行比较，当时，表示需要继续进行电加热除蜡处理，其中δ1表示预设电除蜡阈值；当表示油井下结蜡情况得到有效清除，结束电加热除蜡过程，记录电加热除蜡过程的结束时间为t2；
步骤4：将结束电加热除蜡过程时计算得到的第E个冲程周期TE内的实际功率的平均值作为参考冲程平均功率电加热除蜡过程所用时长tc＝t2-t1；
步骤5：电加热除蜡过程结束后继续采集有杆泵抽油机的电参数数据，并根据采集到的电参数数据计算有杆泵抽油机在一个冲程周期内的电功率平均值计算公式如下：



式中，Ui为一个冲程周期内第i个采样点下采集到的电压值，Ii为一个冲程周期内第i个采样点下采集到的电流值，为一个冲程周期内第i个采样点下的功率因数；
步骤6：将每个冲程周期内计算得到的功率平均值与参考冲程平均功率进行比较，当时表示不需要开启电加热除蜡过程，当时表示需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宪文，宇文亚民，王明顺，李翔宇，侯延彬，张斌，郝得智，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21