有桿泵一般是指利用抽油桿上下往復(fù)運動所驅(qū)動的柱塞式抽油泵。有桿泵采油具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強、維修管理方便、和壽命長的特點，是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的機械采油方式。是最常用的單缸單作用抽油泵，其排油量取決于泵徑和泵的沖程、沖數(shù)。在中深井中泵的效率為50%左右，適用于中、低產(chǎn)量的井。
 

　　抽油機是有桿抽油的地面驅(qū)動設(shè)備。按其基本結(jié)構(gòu)，抽油機可分為游梁式和無游梁式兩大類，國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的是游梁式抽油機(俗稱磕頭機)。游粱式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄(四連桿) 機構(gòu)、減速機構(gòu)(減速器)、動力設(shè)備(電動機) 和輔助裝置等四部分組成。
 

　　典型的有桿抽油裝置主要由抽油機、安裝在油管柱下部的抽油泵、抽油桿柱組成。近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在有桿泵抽油機故障診斷方面研究取得新進(jìn)展?？蒲袌F隊提出了基于自校驗的有桿泵抽油機運動周期估計、基于物理模型和數(shù)據(jù)融合驅(qū)動的加速度信號重建、基于邊緣智能的有桿泵抽油機工況識別等一系列創(chuàng)新性方法，相關(guān)研究成果發(fā)表在Top期刊IEEE Internet of Things Journal。
 

　　油氣資源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，有桿泵抽油機是油田生產(chǎn)的核心設(shè)備，其工作狀況直接影響了油田的產(chǎn)量和效益。在有桿泵抽油機故障監(jiān)測系統(tǒng)中，通常在其懸點位置安裝加速度傳感器，并通過加速度信號求解出抽油機井的速度和位移信息，進(jìn)而獲得有桿泵抽油機運行狀況估計。但是受環(huán)境和設(shè)備工作狀態(tài)等因素的影響，加速度信號中通常包含著大量的噪聲。這些噪聲在速度和位移計算過程中會迅速積累并放大，從而顯著降低了有桿泵抽油機工況識別準(zhǔn)確率。
 

　　針對上述問題，沈陽自動化所邊緣計算團隊提出了面向低信噪比加速度信號的有桿泵抽油機工作狀態(tài)高精度識別方法。該方法基于多個估計周期的重構(gòu)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的相似性實現(xiàn)有桿泵抽油機真實運動周期的高精度估計，在此基礎(chǔ)上基于物理模型參數(shù)尋優(yōu)替代數(shù)據(jù)直接去噪實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度重建。在油田有桿泵抽油機實際監(jiān)測數(shù)據(jù)上的測試結(jié)果表明，提出方法在采集數(shù)據(jù)包含嚴(yán)重噪聲情況下仍然能夠獲得可靠的有桿泵抽油機故障診斷結(jié)果，從而有效提升了有桿泵抽油機故障監(jiān)測系統(tǒng)的可用性。
 

　　該研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的支持。(工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)研究室)
 

基于自校驗的有桿泵抽油機運動周期估計
 

基于物理模型驅(qū)動的加速度信號重建