潜油螺杆泵采油技术在石油开采业中得到了日益广泛的应用。由于螺杆泵自身的特点,决定了潜油螺杆泵采油系统特别适宜于稠油井、高含砂量、高烃链油井丌采作业;还具有高效低耗、占地面积小等特征,更适宜于海上平台和沼泽地区作业。如何使这种采油设备在运转过程中得到有效保护并尽可能延长使用寿命,对该项技术的推广起着重要作用。螺杆泵采油系统转子转速的机电调控系统主要是由计算机、变频器、可编程控制器、传感器、减速器、电机和螺杆泵组成。利用软、硬件结合的办法,完成了对螺杆泵采油系统转子转速控制系统的研究和设计。 本文通过对螺杆泵转速有关的影响因素的分析与研究,探讨了合理选择螺杆泵转速的原则,针对主要影响因素如原油渗透率、泵两端压差、油温、容积效率以及机械效率等建立了最优转速匹配模型。并根据变频器与电机、减速器、螺杆泵转速关系模型,建立了环空液位高度h与变频器频率f,以及容积效率与螺杆泵的转速的控制模型。采取优先等级控制模型,即软启动模型,基于供采平衡的速度调控模型、基于容积效率的速度调控模型。环空动液面测量仪和流量计测得的信号传递到可编程控制器,可编程控制器根据控制模型改变变频器的输出频率,从而改变电机的转速,达到螺杆泵的变频调速的目的。为了对潜油螺杆泵的工况实时监测控制,通讯方式上采取了RS-485总线通讯方式,实现了数据采集系统、变频控制系统、计算机控制系统和可编程控制器之间的联系。 通过本课题的研究,增加了对螺杆泵采油系统控制的准确性,实现了对螺杆泵转速的优化控制,有效地延长潜油螺杆泵的寿命,降低了成本,提高了经济效益,促进了螺杆泵采油技术的进一步推广。