油田分层注水智能测调仪的研制

油田分层注水智能测调仪的研制

论文摘要

分层注水技术已成为维持油田长期稳产、高产,提高采收率的重要手段。油田现在广泛应用的注水工艺已经沿用多年,具有设备维护成本高,测调效率和精度低的缺点。测调联动分层注水技术是一种很有发展前景的注水技术,提高了测调效率和准确率,缩短了测调时间。智能测调仪是该技术体系中的关键设备,研制出性能良好的智能测调仪对分层注水工艺水平的提高,显得尤为重要。提出了一种新型的智能测调仪结构研制方案。在自动转换双导向机构的引导下,能够实现自定位柔性传动机械臂自动弹出、定位、收回、弹性对接和柔性传动等功能。首先,在自定位机械臂和柔性传动系统的基础上,提出了自定位柔性传动机械臂研制方案。其次,应用计算流体动力学软件FLUNET分析了水流对机械臂的作用力;再次,应用动力学分析仿真软件ADAMS对机械臂进行了动力学分析,得出了各驱动扭簧参数的匹配。最后,设计了自动转换双导向机构。开发了一种新型的智能测调仪注水量控制系统。该系统由井下流量和压力采集存储、电机驱动及过电流保护、无线通信等模块组成,实现了对注水量的调控,降低了设备成本,提高了可靠性和工作效率,为提高控制系统的性能创造了条件。应用模糊PID控制策略实现对注水量的精确调节。首先基于SIMULINK采用试凑法对PID控制参数进行了整定,完成了模糊PID控制器的设计。其次,应用FIS编辑器和SIMULINK建立了模糊PID控制系统模型并进行了阶跃响应仿真。与PID控制相比,模糊PID控制应用于注水量控制系统具有更优异的动态性能和抗干扰能力。最后根据模糊PID控制器的输出编写程序,实现了PID三个参数的在线调整。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国外研究现状
  • 1.2.2 国内研究现状
  • 1.3 课题研究的目的及意义
  • 1.4 课题主要研究内容
  • 第2章 智能测调仪结构研制
  • 2.1 智能测调仪结构总体方案
  • 2.1.1 智能测调仪结构技术要求
  • 2.1.2 智能测调仪结构总体方案
  • 2.2 自定位柔性传动机械臂
  • 2.2.1 基于柔性传动的自定位机械臂总体结构
  • 2.2.2 机械臂自定位机构
  • 2.2.3 柔性传动系统
  • 2.3 基于FLUENT 的井下流速对机械臂的作用力分析
  • 2.3.1 利用FLUENT 求解井下流场
  • 2.3.2 井下流场作用下的机械臂受力分析
  • 2.4 基于ADAMS 的机械臂动力学分析
  • 2.4.1 驱动扭簧匹配参数效果比较
  • 2.4.2 驱动扭簧匹配参数初步确定
  • 2.4.3 驱动扭簧匹配参数调整
  • 2.4.4 限位滑块的应力分析
  • 2.5 自动转换双导向机构
  • 2.5.1 自动转换双导向机构总体结构
  • 2.5.2 驱动弹簧参数确定
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 智能测调仪注水量控制系统研制
  • 3.1 控制系统总体方案
  • 3.2 智能测调仪注水量控制系统硬件设计
  • 3.2.1 流量和压力采集存储模块
  • 3.2.2 电机驱动及过电流保护模块
  • 3.2.3 无线通信模块
  • 3.3 智能测调仪注水量控制系统软件实现
  • 3.3.1 注水量控制主程序
  • 3.3.2 流量和压力采集存储程序
  • 3.3.3 电机驱动及过电流保护程序
  • 3.3.4 无线通信误码奇偶校验
  • 3.4 智能测调仪注水量控制系统的调试与误差分析
  • 3.4.1 智能测调仪注水量控制系统调试
  • 3.4.2 智能测调仪注水量控制系统误差分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 智能测调仪注水量模糊PID 控制
  • 4.1 参数自调整模糊PID 控制策略
  • 4.2 智能测调仪注水量模糊PID 控制器
  • 4.2.1 基于SIMULINK 整定PID 控制参数
  • 4.2.2 模糊控制规则
  • 4.2.3 论域、量化因子、比例因子选择
  • 4.2.4 隶属函数选择
  • 4.3 基于MATLAB 的模糊PID 控制系统仿真
  • 4.4 模糊PID 控制器的程序实现
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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