【摘要】：油田注水是保持地層壓力、提高原油產量必不可少的措施,是保證原油穩(wěn)產高產的重要環(huán)節(jié)。我國油田注水工藝落后,注水平均效率僅為78%,遠低于國外發(fā)達國家油田注水效率86%的水平,造成巨大的電能浪費。究其原因主要在于我國油田注水系統(tǒng)多采用調節(jié)閥通過節(jié)流或回流的方式調整注水量,效率低下,同時加劇了電機部件磨損,降低使用壽命。另外,調節(jié)閥控制精度低,抗干擾能力差,欠注或過注現(xiàn)象普遍,嚴重影響原油生產。為提高油田注水整體效率,降低注水能耗,達到節(jié)能減排的目的,進行油田注水精細化控制研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文在分析當前國內外油田注水控制方法的基礎上,結合矢量變頻技術,提出一種基于模糊PID控制算法的油田注水優(yōu)化控制方法,并利用ARM控制器進行系統(tǒng)設計,具體研究內容如下:首先,分析了離心泵和往復注水泵工作原理和負載特性,提出了利用矢量變頻技術降低注水電機能耗的設計方案,并完成了注水電機變頻控制系統(tǒng)設計與仿真,驗證了設計的可行性。其次,結合油田注水實際需求,設計了模糊PID注水控制算法并進行了仿真,通過與傳統(tǒng)PID算法的對比分析,說明基于模糊PID的優(yōu)化注水控制算法在超調量、靜差、調節(jié)速度等方面具有明顯的優(yōu)越性。再次,根據(jù)硬件電路總體結構,完成了注水控制系統(tǒng)的硬件設計,對變頻器進行選型,設計了變頻器的外圍保護、濾波及控制電路。設計了包括232、485通訊電路、存儲電路、晶振電路、電源電路、CAN總線電路的ARM控制器,給出了ARM控制器芯片選型和元器件參數(shù)選擇方法。最后,根據(jù)模塊化思想,結合注水控制需求,設計并編寫了軟件程序,包括與電氣設備通信的通訊程序、模糊PID算法程序、濾除噪點數(shù)據(jù)的濾波程序。另外對HITECH控制屏進行設計,使其具備顯示實時工況、調節(jié)參數(shù)及報警功能。測試ARM變頻注水系統(tǒng)在油田現(xiàn)場的實際節(jié)能效果和注水效果,經(jīng)過長期測試并對系統(tǒng)進行改進、優(yōu)化,該系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了在油田配注間內的應用,實現(xiàn)了智能安全可靠運行,在完成注水任務的同時,達到節(jié)能降耗的目的,提高了油田注水安全性和經(jīng)濟性,應用前景可觀。
【圖文】：

第二章 油田注水控制工藝與系統(tǒng)能耗分析二章 油田注水控制工藝與系統(tǒng)能耗分注水能耗大，注水量不匹配的問題，本章對油田行分析，找出注水控制過程存在的問題，并分析水泵調節(jié)注水時能耗大的原因，找出有效的節(jié)能藝過程模、布局與要求不同，，注水流程稍有差異，但總

圖 2.2 系統(tǒng)控制結構圖 2.2 所示為某配注間控制結構圖，配注間內在注水泵匯管以及各個注力、流量傳感器。注水泵上的壓力傳感器采集注水泵匯管上的壓力信注水泵的工作狀態(tài)，而各個注水井匯管上的壓力傳感器采集到的壓力壓力。注水泵匯管的流量傳感器采集的是注水泵的出水瞬時流量，反作情況，而注水井匯管上的流量傳感器采集的是注入地層的實際流量注水任務完成情況。電動調節(jié)閥能夠根據(jù)指令調節(jié)閥門開度，調節(jié)流調節(jié)閥的調節(jié)與控制動調節(jié)閥工作原理 2.3 所示，電動調節(jié)閥按照功能結構可以分成電動執(zhí)行機構部分和調執(zhí)行機構將控制器給定的輸出量進行轉化成執(zhí)行器運動的力矩，從而做直線或者旋轉運動。調節(jié)機構主要是把執(zhí)行器直線或旋轉運動產生門開度的變化量，從而調節(jié)流經(jīng)閥門的流量大小[28]。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TE357.6

【參考文獻】

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本文編號：2644546