稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統的製作方法
2023-07-28 10:23:46
專利名稱：稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機技術領域，更具體地說，涉及一種稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統。
背景技術：
目前，國內外各個油田稠油物性各異，輸送主要以螺杆泵為主。為測試螺杆泵在輸送特定稠油中的輸送性能，採用的實驗方法主要有以下兩類一是由螺杆泵生產廠家完成測試。目前，在較大型螺杆泵生產廠家都建有螺杆泵性能實驗臺，可以完成螺杆泵結構、材料特性、輸送特性等方面的性能測試。但是由於實驗成本及設備限制，廠家實驗輸送介質主要採用清水和普通機械油，無法對螺杆泵在不同稠油輸送中的特性進行測試，導致螺杆泵在油田應用中設備故障率高、效率低，檢泵周期短，輸送稠油成本上升，經濟效益下降等。·二是在油田現場完成測試。為提高螺杆泵在稠油輸送中的輸送效率，少數油田投入巨資在油田現場特定採油井上建設專門實驗裝置對螺杆泵性能進行測試，主要包括螺杆泵輸送效率、螺杆泵節能效果等。由於油田現場實驗所採用的輸送介質為特定稠油，能夠在一定程度上較為真實地測試螺杆泵的輸送特性，為螺杆泵選型、應用、維護、維修提供有力的指導。但是各油田稠油物性各異，甚至同一油田不同區塊、不同採油井稠油物性差異較大，因此實驗結果只能反映螺杆泵在油田局部稠油輸送中的輸送特性，具有很大的局限性。另外，傳統的稠油輸送螺杆泵性能測試還存在的以下問題(I)實驗設備建設成本昂貴。廠家很難建立較為全面的螺杆泵性能測試系統。(2)實驗成本高。要達到全面測試效果，需從不同油田、同一油田的不同區塊調運不同物性的稠油進行實驗。(3)實驗周期長，造成實驗作業費用過高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的缺陷，提出一種稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統，用以實現對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種稠油輸送螺杆泵模擬測試方法，包括輸入步驟，接收輸入的實驗參數和實驗數據，所述實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號；工作模型建立步驟，根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型；運行環境建立步驟，根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境；
輸出步驟，在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。進一步的，所述工作模型建立步驟包括虛擬電機模型建立步驟，根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立步驟，根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合所述變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型；稠油集輸運行環境參數獲取步驟，根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數；螺杆泵工作效率計算模型建立步驟，根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中 調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型。進一步的，所述虛擬電機模型建立步驟包括根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速以及轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線.根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。進一步的，所述電機變頻控制運行模型建立步驟包括根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉速曲線；根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。進一步的，所述稠油集輸運行環境參數獲取步驟包括根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。進一步的，所述螺杆泵工作效率計算模型建立步驟包括根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。進一步的，在所述輸入步驟之後還包括配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。本發明還提供了一種稠油輸送螺杆泵模擬測試系統，包括
實驗數據輸入模塊，用於接收輸入的實驗參數和實驗數據，所述實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號；電機特性模塊，用於根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型；螺杆泵特性模塊，用於獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型，根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境；實驗結果輸出模塊，用於在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。進一步的，所述系統還包括電機運行特徵庫和變頻控制特徵庫；所述電機特性模塊包括虛擬電機模型建立單元，用於根據所述電機號，從電機運 行特徵庫中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立單元，用於根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合所述變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。進一步的，所述系統還包括稠油物性特徵庫和螺杆泵運行特徵庫；所述螺杆泵特性模塊包括稠油集輸運行環境參數獲取單元，用於根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數；螺杆泵工作效率計算模型建立單元，用於根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型；運行環境建立單元，用於根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境。進一步的，所述虛擬電機模型建立單元具體用於根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速以及轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。進一步的，所述電機變頻控制運行模型建立單元具體用於根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉速曲線；根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。進一步的，所述稠油集輸運行環境參數獲取單元具體用於根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。進一步的，所述螺杆泵工作效率計算模型建立單元具體用於根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。進一步的，所述系統還包括轉換模塊，用於配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。本發明利用計算機軟體技術，藉助外部輸入的螺杆泵工作參數和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境，從而實現變工況條件下的螺杆泵性能實驗，有效地解決了搭建實際稠油輸送螺杆泵實驗系統的不可實現性，實現了對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。
圖I為本發明提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試方法一實施例的流程圖； 圖2為本發明提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試系統一實施例的示意圖。
具體實施例方式本發明針對現有技術螺杆泵實驗裝置技術與操作的不足提供了一種應用簡單、適用範圍廣且操作方便、安全可靠、較常規實驗方式更節能的稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統，該方法及系統採用計算機軟體技術，可以對稠油輸送螺杆泵輸送特性實施全面的綜合測試。本發明的核心思想是首先接收輸入的實驗參數和實驗數據，所述實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號；根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型；根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境；在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。本發明利用計算機軟體技術，藉助外部輸入的螺杆泵工作參數和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境，從而實現變工況條件下的螺杆泵性能實驗，有效地解決了搭建實際稠油輸送螺杆泵實驗系統的不可實現性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。下面結合附圖及優選實施方式對本發明技術方案進行詳細說明。圖I為本發明提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試方法一實施例的流程圖。如圖I所示，本實施例包括以下步驟步驟101、輸入步驟接收輸入的實驗參數和實驗數據。從系統外部獲取與實驗設置有關的輸入信息，包括實驗參數和實驗數據，其中實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號，實驗數據包括螺杆泵實驗運行條件，即稠油粘度範圍、稠油含水範圍、稠油溫度範圍等。步驟102、配置與轉換步驟配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。根據實驗要求，需要將實驗數據進行配置與轉換，即轉化成對螺杆泵及系統效率影響因子，以便於通過該實驗模型運行，計算螺杆泵系統實際運行效率。
在獲取到實驗參數和實驗數據之後，根據該實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型，即執行工作模型建立步驟。進一步的，該工作模型建立步驟具體包括以下步驟103-步驟106。步驟103、虛擬電機模型建立步驟根據電機號，從電機運行特徵庫中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型。電機運行特徵庫為預先建立的資料庫，該電機運行特徵庫包括電機類型、電機型號、電機電氣參數、電機輸出連接方式、電機機械特性曲線和電機電氣特性曲線等信息。從該電機運行特徵庫所調取的電機特徵參數包括電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速，所調取的電機特徵曲線包括轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率_功率因素曲線。本步驟中，根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。步驟104、電機變頻控制運行模型建立步驟根據變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。變頻控制特徵庫為預先建立的資料庫，該變頻控制特徵庫包括變頻控制方式、變頻器型號、變頻器運行參數、變頻器特性曲線和所配置的硬體信息。從變頻控制特徵庫中所·調取的變頻控制特徵參數包括變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率，所調取的變頻控制特徵曲線包括頻率-電機轉速曲線。本步驟中，根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。電機輸入與輸出決定電機效率，但是變頻控制會對電機效率產生額外影響，即需要獲知在一定變頻控制條件下對電機效率影響幅度。步驟105、稠油集輸運行環境參數獲取步驟根據稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數。稠油物性特徵庫為預先建立的資料庫，該稠油物性特徵庫包括稠油粘度、稠油含水率、稠油輸送溫度、粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線等信息。從稠油物性特徵庫所調取的稠油物性特徵參數包括輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率，所調取的稠油物性特徵曲線包括粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線。本步驟中，根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。步驟106、螺杆泵工作效率計算模型建立步驟根據螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、電機特徵參數、電機特徵曲線以及稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型。螺杆泵運行特徵庫為預先建立的資料庫，該螺杆泵運行特徵庫包括螺杆泵結構類型、螺杆泵型號、螺杆泵銘牌參數、螺杆泵輸入連接方式、螺杆泵機械特性曲線和螺杆泵工作特性曲線。從螺杆泵運行特徵庫所調取的螺杆泵特徵參數包括螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率，所調取的螺杆泵特徵曲線包括流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線。
本步驟中，結合螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、電機特徵參數、電機特徵曲線以及稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。在步驟106之後，可以檢驗上述工作模型建立步驟執行的是否正確，如不正確，則重新執行；如正確，則執行步驟107。步驟107、運行環境建立步驟根據虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境。在實際系統中，變頻器、電機、螺杆泵和稠油是通過機械或電氣形式連接在一起。為了反映真實情況，在模擬運行環境中，將所建立的模型進行連接，組成一個完整的運行環境。該稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境中變頻器輸入為系統輸入，變頻器輸出為電機輸入，電機輸出為螺杆泵輸入，螺杆泵輸出為系統輸出。以輸入、輸出為連接點，連接步驟103、步驟104、步驟105、步驟106計算的模型，即稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境。
步驟108、在螺杆泵虛擬運行環境下運行實驗數據，輸出實驗結果。本實施例提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試方法利用計算機軟體技術，藉助外部輸入的螺杆泵工作參數和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境，實現了變工況條件下的螺杆泵性能實驗，從而實現了對稠油輸送螺杆泵輸送特性實施全面的綜合測試。利用本實施例提供的方法，可以有效地解決了搭建實際稠油輸送螺杆泵實驗系統的不可實現性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。該方法簡單、安全、可靠，省去了現場實驗人力、物力消耗，保證人員健康、維護環境，降低了成本。該方法技術先進、操作方便、直觀快捷，有利於各油田快速準確的評估稠油輸送螺杆泵輸送特性，宜於推廣應用。圖2為本發明提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試系統一實施例的示意圖。如圖2所示，該系統包括實驗數據輸入模塊10、電機特性模塊20、螺杆泵特性模塊30以及實驗結果輸出模塊40。其中，實驗數據輸入模塊10，用於接收輸入的實驗參數和實驗數據，實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號；電機特性模塊20，用於根據實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型；螺杆泵特性模塊30，用於獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型，根據虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境；實驗結果輸出模塊40，用於在螺杆泵虛擬運行環境下運行實驗數據，輸出實驗結果。進一步的，該系統可以包括電機運行特徵庫50和變頻控制特徵庫60。上述電機特性模塊20包括虛擬電機模型建立單元21和電機變頻控制運行模型建立單元22。虛擬電機模型建立單元21，用於根據電機號，從電機運行特徵庫50中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型；電機變頻控制運行模型建立單元22，用於根據變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫60中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。該系統還可以包括稠油物性特徵庫70和螺杆泵運行特徵庫80。上述螺杆泵特性模塊30包括稠油集輸運行環境參數獲取單元31、螺杆泵工作效率計算模型建立單元32和運行環境建立單元33。稠油集輸運行環境參數獲取單元31用於根據稠油物性號，從稠油物性特徵庫70中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數，該稠油集輸運行環境參數獲取單元31還與實驗數據輸入模塊10連接；螺杆泵工作效率計算模型建立單元32用於根據螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫80中調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、電機特徵參數、電機特徵曲線以及稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型，該螺杆泵工作效率計算模型建立單元32還與實驗數據輸入模塊10連接；運行環境建立單元33，用於根據虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境。進一步的，虛擬電機模型建立單元21具體用於根據電機號，從電機運行特徵庫中調取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速以及轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。 電機變頻控制運行模型建立單元22具體用於根據變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉速曲線；根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。稠油集輸運行環境參數獲取單元31具體用於根據稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。螺杆泵工作效率計算模型建立單元32具體用於根據螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結合螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、電機特徵參數、電機特徵曲線以及稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。該系統還可以包括轉換模塊，用於配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。該轉換模塊與實驗數據輸入模塊10和實驗結果輸出模塊40連接。本實施例提供的稠油輸送螺杆泵模擬測試系統利用計算機軟體技術，藉助外部輸入的螺杆泵工作參數和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境，實現了變工況條件下的螺杆泵性能實驗，從而實現了對稠油輸送螺杆泵輸送特性實施全面的綜合測試。利用本實施例提供的系統，可以有效地解決了搭建實際稠油輸送螺杆泵實驗系統的不可實現性，完成了對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。該系統簡單、安全、可靠，省去了現場實驗人力、物力消耗，保證人員健康、維護環境，降低了成本。該系統技術先進、操作方便、直觀快捷，有利於各油田快速準確的評估稠油輸送螺杆泵輸送特性，宜於推廣應用。最後，需要注意的是以上列舉的僅是本發明的具體實施例子，當然本領域的技術人員可以對本發明進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，均應認為是本發明的保護範圍 。
權利要求
1.一種稠油輸送螺杆泵模擬測試方法，其特徵在於，包括 輸入步驟，接收輸入的實驗參數和實驗數據，所述實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號； 工作模型建立步驟，根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型； 運行環境建立步驟，根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境； 輸出步驟，在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述工作模型建立步驟包括 虛擬電機模型建立步驟，根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型； 電機變頻控制運行模型建立步驟，根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合所述變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型； 稠油集輸運行環境參數獲取步驟，根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數； 螺杆泵工作效率計算模型建立步驟，根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述虛擬電機模型建立步驟包括 根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速以及轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述電機變頻控制運行模型建立步驟包括 根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉速曲線； 根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述稠油集輸運行環境參數獲取步驟包括 根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線； 根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述螺杆泵工作效率計算模型建立步驟包括 根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線； 結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在所述輸入步驟之後還包括配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。
8.一種稠油輸送螺杆泵模擬測試系統，其特徵在於，包括 實驗數據輸入模塊，用於接收輸入的實驗參數和實驗數據，所述實驗參數包括實驗類型號、電機號、變頻控制類型號、稠油物性號以及螺杆泵號； 電機特性模塊，用於根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型； 螺杆泵特性模塊，用於獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型，根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境； 實驗結果輸出模塊，用於在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，還包括電機運行特徵庫和變頻控制特徵庫； 所述電機特性模塊包括 虛擬電機模型建立單元，用於根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機特徵參數和電機特徵曲線，建立虛擬電機模型； 電機變頻控制運行模型建立單元，用於根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，結合所述變頻控制特徵參數、變頻控制特徵曲線和所述虛擬電機模型建立電機變頻控制運行模型。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，還包括稠油物性特徵庫和螺杆泵運行特徵庫； 所述螺杆泵特性模塊包括 稠油集輸運行環境參數獲取單元，用於根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取稠油集輸運行環境參數； 螺杆泵工作效率計算模型建立單元，用於根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵特徵參數和螺杆泵特徵曲線，結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型； 運行環境建立單元，用於根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境。
11.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述虛擬電機模型建立單元具體用於根據所述電機號，從電機運行特徵庫中調取電機型號、電機功率、電機額定功率、功率因素、額定電壓、額定轉速以及轉矩-轉速曲線、效率-負載率曲線、效率-功率因素曲線；根據調取的電機特徵參數和電機特徵曲線，結合電機效率計算公式，建立電機在一定工況條件下電機輸入功率和輸出功率計算模型，即虛擬電機模型。
12.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述電機變頻控制運行模型建立單元具體用於根據所述變頻控制類型號，從變頻控制特徵庫中調取變頻器型號、變頻器功率、變頻器額定功率以及頻率-電機轉速曲線；根據調取的變頻控制特徵參數和變頻控制特徵曲線，建立電機效率與變頻器輸出電量頻率計算模型，即電機變頻控制運行模型。
13.根據權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述稠油集輸運行環境參數獲取單元具體用於根據所述稠油物性號，從稠油物性特徵庫中調取輸送壓力、輸送流量、密度、粘度、含水率以及粘度-溫度曲線、粘度-含水率曲線、粘度-密度曲線；根據調取的稠油物性特徵參數和稠油物性特徵曲線，獲取不同粘度、不同溫度、不同含水率實驗條件相對應的稠油集輸運行環境參數。
14.根據權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述螺杆泵工作效率計算模型建立單元具體用於根據所述螺杆泵號，從螺杆泵運行特徵庫中調取螺杆泵型號、螺杆泵功率、螺杆泵額定功率、工作壓力、螺杆泵額定流量、容積效率以及流量-壓力曲線、效率-流量曲線、效率-壓力曲線；結合所述螺杆泵特徵參數、螺杆泵特徵曲線、所述電機特徵參數、電機特徵曲線以及所述稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵在一定工況條件下螺杆泵輸入功率和輸出功率計算模型，即螺杆泵工作效率計算模型。
15.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，還包括轉換模塊，用於配置與轉換實驗數據，將轉換後的實驗數據存入緩衝區。
全文摘要
本發明公開了一種稠油輸送螺杆泵模擬測試方法及系統，其中方法包括接收輸入的實驗參數和實驗數據；根據所述實驗參數，建立虛擬電機模型和電機變頻控制運行模型，獲取稠油集輸運行環境參數，建立螺杆泵工作效率計算模型；根據所述虛擬電機模型、電機變頻控制運行模型、稠油集輸運行環境參數以及螺杆泵工作效率計算模型，建立稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境；在所述螺杆泵虛擬運行環境下運行所述實驗數據，輸出實驗結果。本發明利用計算機軟體技術，藉助外部輸入的螺杆泵工作參數和建立的工作模型模擬出稠油輸送螺杆泵虛擬運行環境，實現了對稠油輸送工程的稠油輸送螺杆泵性能進行脫離實物測試和管理。
文檔編號F04B51/00GK102913430SQ20111022867
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者馬培紅, 李鵬, 袁智君, 楊靜, 廖衝春, 葉帆 申請人:中國石油化工股份有限公司