游梁式抽油机在运行过程中,由于其固有结构和运动特性使有杆泵抽油系统承受着剧烈的周期性交变载荷,造成电动机输入功率波动幅度较大,系统效率不高,能耗损失严重等问题,因此油田上多采用调频控制进行现场应用。虽然取得了良好的效果,但也存在一些问题:一方面此类控制侧重于硬件设备的配置,包括变频柜、大量传感器等,而很少直接从电机输入功率曲线入手进行调频理论分析;另一方面调频控制中多是通过改变冲次实现对系统抽汲速度的重新分布,而很少细化到对冲次周期内分布剖面的调整,并且忽视了上下冲程时间分配对有杆泵井的影响。本文紧紧围绕着电机输入功率曲线展开,从建立功率曲线,到学习功率曲线,再到实施调频控制改变电机功率曲线,最终实现功率曲线的平稳输出。首先根据游梁式抽油机运动学与动力学分析,分别建立曲柄匀速转动与变速转动的悬点运动规律、悬点载荷、减速箱扭矩与电机功率的数学模型,并利用计算机仿真对比两种驱动方式下系统工作参数,为调频控制改变电机功率曲线奠定理论基础。其次本文因不配置倾角传感器或位移传感器而无法获取实时曲柄转角下所对应的电机功率,只通过不同时间下的电机功率曲线进行调频控制,就要对功率曲线进行深入的学习。本文基于卷积神经网络学习在不同有杆泵井工作参数下的大量功率曲线,由于受平衡状况条件的影响,功率曲线在上下冲程的波动存在差异,找到其中的规律进而能够反向推出抽油机的平衡状况,实现功率曲线的智能学习。接着基于电源频率对功率曲线的影响,在冲次保持不变的前提下,采用梯形波形式的电源频率,并充分考虑上下冲程时间分配对有杆泵井的影响,实施功率曲线智能学习与调频控制技术结合的智能调频控制。通过现场测试井的运行数据表明该调频控制能够实现电机输入功率的平稳输出,有杆泵井的工作性能得到改善。最后利用Matlab与C#的混合编译对智能调频控制的监控软件进行了界面设计,方便用户监测管理。本文基于电机输入功率曲线的智能学习、调频控制为智能化控制抽油机,改善有杆泵井的工作性能提供了重要的理论意义和应用价值。