摘要：針對目前油井示功圖贏接測量方法存在傳感器易損壞和工序復(fù)雜等不足，建立了年}基于電參數(shù)間接測量示功圖的模型。從交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型人手，推導(dǎo)了靜止二相直角坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)矩與電壓、電流的關(guān)系式，進(jìn)而實現(xiàn)了只需檢測電機(jī)的定子線電壓、線電流即可準(zhǔn)確辨識出交流電機(jī)的瞬時轉(zhuǎn)矩。由電機(jī)的瞬時轉(zhuǎn)矩計算出懸點載荷，提出了通過曲柄旋轉(zhuǎn)角信號來獲取抽油機(jī)懸點載荷與懸點位移對關(guān)系的新方法。給出了油井現(xiàn)場的試驗結(jié)果，并將間接測量的示功圖與直接測量的示功圖進(jìn)行對比，證明了轉(zhuǎn)矩檢測方法和間接模型的正確性和有效性，可以用于分析抽油機(jī)井的工作狀況。

    關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；示功圖；轉(zhuǎn)矩檢測

  油井示功圖是油井工作狀態(tài)的重要表征，可以全面反映抽油機(jī)的運行狀況及原油的開采情況。在考察油井單位時間的產(chǎn)量、跟蹤地下油藏區(qū)塊的動態(tài)情況、評價和預(yù)測油井區(qū)塊的開發(fā)潛力、總體分析和把握油田的全局產(chǎn)能情況等方面，油井示功圖是一個不可缺少的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。常用的實測示功圖方法通過安裝載荷和位移傳感器直接測量，該方法受到傳感器價格昂貴、受沖擊后易損壞、使用壽命短及人為破壞嚴(yán)重的限制，并且安裝傳感器要求抽油機(jī)停機(jī)，這將會影響抽油機(jī)的采油工作。因此間接測量油井示功圖的方法逐漸引起人們的重視。

    針對目前油井示功圖測量方法所存在的問題，文獻(xiàn)[7]提出了通過測取油管受力圖來獲取示功圖，但油管上反映的液柱載荷很難正確反映懸點載荷的變化。文獻(xiàn)[8]提出了根據(jù)電機(jī)實測輸入功率曲線預(yù)測抽油機(jī)懸點載荷來繪制示功圖的方法，但該方法需要人工判斷下死點位置，影響計算的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[9]采用在抽油機(jī)游梁和支架鏈接處附近安裝兩個微動開關(guān)來檢測光桿的死點位置，進(jìn)而獲取電機(jī)功率與光桿位移的對應(yīng)關(guān)系，但由于微動開關(guān)和游粱之間存在機(jī)械摩擦，使用壽命有限，并且在間接測量前需要一組已知示功圖作為修正曲線。文獻(xiàn)[io]提出了通過轉(zhuǎn)速法與抽油機(jī)的機(jī)械特性曲線相結(jié)合來實現(xiàn)抽油機(jī)示功圖間接測量，但其計算電磁扭矩時使用修正的工程公式，影響計算準(zhǔn)確性，且需要先安裝載荷傳感器來計算抽油機(jī)的機(jī)械特性曲線。

    通過對游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析可知，抽油機(jī)工作時，由懸點載荷及平衡重在曲柄軸上造成的扭矩與電動機(jī)輸給曲柄的扭矩相平衡。因此，可以通過曲柄軸扭矩及平衡來計算懸點載荷。由此，本文提出了通過測量電機(jī)的線電壓和線電流參數(shù)，由電機(jī)的數(shù)學(xué)模型人手在二相直角坐標(biāo)系下辨識電動機(jī)軸轉(zhuǎn)矩，然后計算曲柄軸扭矩和懸點載荷，并同時采集曲柄旋轉(zhuǎn)角信號來得到懸點載荷與懸點位移的關(guān)系，從而實現(xiàn)抽油機(jī)示動

    游梁式抽油機(jī)主要由游梁一連桿一曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝置等四部分組成。抽油機(jī)多以電動機(jī)為原動力，通過皮帶和減速箱帶動曲櫥作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過連桿經(jīng)橫粱帶動游梁作上下擺動，掛在驢頭上的懸繩器帶動抽油桿柱作上下往復(fù)運動。

    (1)抽油機(jī)電機(jī)運行狀態(tài)分析。游梁式抽油機(jī)是一種特殊的交變載荷，因此電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩呈正負(fù)波動變化。在抽油機(jī)的一個沖程周期中，上沖程時，平衡塊下落釋放能量，抽油桿提升吸收能量。抽油機(jī)所需功率為：

當(dāng)p懸上> p曲放時，p上為正值，電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量，運行在電動狀態(tài)；

當(dāng)p懸上<p曲放時，p±為負(fù)值，電機(jī)加速進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。

    下沖程時，平衡塊上舉吸收能量，抽油桿下落釋放能量。抽油機(jī)所需功率為：

 

    當(dāng)p曲儲&