基于示功图分形盒维数的无杆抽油机故障诊断方法研究

以水基动力无杆抽油机为研究对象,基于分形盒维数理论,针对其正常、油管漏失、供液不足以及游动凡尔关闭迟缓4种不同工作状态的示功图特性进行分析,并在此基础上进行系统的故障诊断研究。研究了不同工作状态下压力－流量示功图的信噪比在0.1～0.2％范围内变化时其盒维数的变化特性。结果表明：系统压力流量信号的信噪比在0.1～0.2％范围内变化时对压力－流量示功图分形盒维数影响较小,因此压力－流量示功图分形盒维数能够用于进行水基动力无杆抽油机的故障诊断;同时该方法有利于实现基于示功图故障诊断的自动智能化分析。研究结果有利于在现场快速准确地对无杆抽油机的运行状态进行诊断,具有理论研究意义和实际应用价值。     

支持向量机的无杆抽油机示功图自动识别技术

针对抽油机示功图人工目测误差大、效率低的现状,研究了基于支持向量机理论的示功图自动识别技术。提出了基于支持向量机理论对示功图进行自动识别的可能性,提供了基于支持向量机理论的示功图自动识别步骤,并对无杆抽油机正常、供液不足、游动凡尔泄漏以及油管漏失4种工况下的示功图进行了自动识别研究。识别结果表明:基于支持向量机理论的示功图自动识别方法能对以上4种工况的示功图进行准确有效的识别。     

基于有限元的水基动力无杆抽油系统流体分析

针对油田新型水基动力无杆抽油系统在运行中动力缸易受到液压冲击的问题,开展了水基动力无杆抽油机动力学分析与研究。基于流体动力学理论,运用有限元分析方法进行加载过程中瞬态分析和相应的稳态分析,分析了稳态压力和流速分布及瞬态压力和流速随时间变化的过程,得到了不同状态下的流场分布情况。流体分析结果表明流体流动不对称,且加载输入功率不稳定,分析结果有利于进一步开展系统故障分析,并能够为之提供理论依据。     

水基动力无杆抽油系统流——固耦合有限元分析

水基动力无杆抽油系统是一个全新的抽油系统,系统受力变形是失效的主要因素之一,因此对此新型系统进行受力分析非常有意义,有助于找到系统的薄弱环节.因此针对系统的动力缸,基于流体动力学理论与流固耦合理论,运用有限元分析方法进行了系统不同压力和流速下的结构应力分析.结果表明：系统最大应力处与流体最大液压冲击处不重合,改变压力和流速都会对最大应力产生影响,且应力变化具有非线性性.研究得到了动力缸最大应力变化规律,这有利于进一步开展系统故障分析,并对系统优化设计有理论意义和实际价值.     

一种新型液压动力无杆采油系统

采用常规有杆抽油设备进行斜井开采时会引起杆管偏磨等诸多问题,基于这一技术难题根据液压原理研发了一种新型的水动力无杆采油系统,避免了杆管偏磨,尤其适用于斜井。从地面液压驱动系统、动力传输系统、井下液力抽油系统介绍了系统的结构组成,并分析了其工作流程。现场试验已平稳无故障运行超过18个月,表明本系统可以满足油田生产需求。     

无杆抽油机系统运行状态评价方法研究

以水基动力无杆抽油机为对象,运用分形维数理论,结合信号频域分析方法,针对其正常运行、油管漏失、供液不足以及游动阀关闭迟缓4种不同工作状态进行分析,并在此基础上进行系统运行状态的定性与定量的评价分析。首先运用振动信号的频域分析方法对系统工作状态进行初级判断,再运用分形盒维数理论进行系统的压力-流量示功图分析二级评价。分析结果表明,水基动力无杆抽油机振动信号的中值频率能够定性地分析系统运行状态;分形盒维数能有效地反映系统不同的运行状态。研究结果有利于系统故障诊断的智能化并减小人为因素影响,具有一定的工程应用价值,有利于新型水基动力抽油系统的优化设计。     

基于有限元方法的水基动力无杆抽油系统憋压现象分析

水基动力无杆抽油系统(下述简称系统)是一个全新的系统。由于要确保液压动力缸(简称动力缸)走完全程,因而在其上行程结束时会出现憋压现象,会导致动力缸失效;因此,针对系统的动力缸,基于流-固耦合理论,运用有限元分析方法进行了系统憋压分析。结果表明,憋压时产生的压力冲击会使应力发生突变,可增大10倍,极易损坏动力缸。通过研究,得到了压力曲线与应力数据,这有利于系统的故障分析,并为系统进一步优化设计提供了数据支持。     

水基动力无杆抽油机状态监测及故障诊断系统

针对水基动力无杆抽油机的故障的隐蔽性、复杂性、不确定性、随机性、突发性、模糊性及分散性等特点,设计了无杆抽油机状态监测与故障诊断系统,并对其系统功能、硬件的组成、相关的分析方法以及软件设计作了介绍。通过现场一台无杆抽油机井测得的正常运转状态下的井口振动信号进行了测试实验,证明了该系统对无杆抽油机运行状态进行监测的有效性,具有一定的应用价值。     

基于分形盒维数的无杆抽油机示功图自动识别技术

针对抽油机示功图人工目测准确性低,神经网络自动识别网络训练复杂、计算速度慢的现状,研究了基于分形盒维数的示功图自动识别技术。验证了分形盒维数理论用于示功图识别的可行性,提供自动识别步骤,并对无杆抽油机正常、供液不足、游动阀泄漏以及油管漏失4种工况下的示功图进行识别。结果表明:基于分形盒维数的示功图自动识别技术能对以上4种工况下的示功图进行准确有效的识别,自动识别效果在低噪声时更为准确,噪声较高时,为保证自动识别的准确性需要先进行降噪处理。研究提出了无杆抽油机示功图自动识别的新方法,对于提升无杆抽油机运行状态监测的自动化、智能化分析水平具有重要意义。