1 矢量控制方法总体设计
通过分析目前油田生产中采用的节能设备发现，尽管具备节能效果，但某些缺点仍然无法避免，因此，为了将采油系统的工作效率提升，需要从整体出发，研究新的节能方法。对于游梁式抽油机采油系统，划分节能时，以其负载周期交变特性为依据，分为两个部分，一部分为周期内节能，一部分为多周期节能。
所谓周期内节能，是指交流异步电动机与抽油机悬点载荷变化相适应，由内环进行，要实现这一节能，需要建立系统矢量控制模型。而多周期节能则以此模型为基础，最优化抽汲参数，提升效率的同时，降低能耗，由外环完成。
2 建立系统矢量控制模型
2.1 电动机矢量控制数学模型
在游梁式抽油机中，原动机为异步电动机，构建数学模型时，合适与否直接影响节能控制效果。通常，控制异步电动机时，输入变量为电压（或电流）、频率，由于电动机的特点为非线性、高阶、强耦合，因此，需共同控制输入变量，以实现对其性能的动态控制。转速、磁通为电动机输出变量，基于输出变量与输入变量，可知多变量模型为建立的数学模型，其中，输入与输出变量均为模型的变量参数，各变量参数相互影响。
电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程及运动方程确定之后，还需要进行坐标变换，以简化数学模型，促进系统解耦的实现，实现高性能调速控制。
实际上，矢量控制的基础即为坐标变化，变化过程中，先将3s/2s静止坐标变为三相/两相静止坐标，接着变换 2s/2r 坐标，最后，完成模型的建立。
2.2 系统建模
建立游梁式抽油机采油系统模型时，需要建立的模型有两个：
第一，系统地面等效力模型，将供电电压及供电频率设置为不变的常数，同时，经过一系列的假设之后，即可简化抽油机系统，此时所建立的等效力模型属于一个构件的模型，在此模型基础上，就能够将系统地面等效力模型建立出来。
第二，系统井下抽油杆柱预测模型，以抽油杆柱中的某段为例，假设抽油杆位置为给定 m，正方向为向下方向，由此，即可将截面上内力、单元体惯性力、加速度方向、单元体重力等确定，并得出相应的方程组，以轴向力平衡条件为依据，经过计算后，建立起该模型。
完成这两个系统模型的建立之后，即可进行分析，分析时采取动态方法，即对抽油机中多个组成设备的运行规律进行综合考虑，包含电动机、四连杆、皮带、抽油泵等，分析过程中，还需要结合上面已经建立完成的 3 个模型，实现整体分析[3]。推算电动机转矩及转速时，以电动机矢量控制模型为基础，之后根据悬点精确解，将悬点示功图绘制出来，接着完成优化，实现节能增效。
3 系统供排平衡优化
油田生产依赖采油设备，在我国主要采油设备为游梁式抽油机，具有重要的作用，但在实际应用过程中，低效率、高能耗的问题一直存在，尽管当前采用了相应的节能方法，然而节能效果并不理想，基于此，本文构建了一种矢量控制节能方法，以降低游梁式抽油机采油系统的能耗，并提升其运行效率。
3.1 游梁式抽油机优化运行分析
冲程、冲次、井况、泵深产液量为游梁式抽油机采油系统参数中比较主要的，可利用经验公式法、模型预测法等优化调整这些参数，例如采用经验公式法优化时，以制造厂家的经验公式为依据，结合实际情况，科学的选择泵及抽油杆柱组合。
随着油田开采的发展，会不断的改变油井参数，由此可能降低抽油机井的负载率及系统效率，出现抽汲参数无法匹配工况的现象，这就需要科学的调整抽汲参数，以使二者相匹配，提高运行效率，降低能量消耗。
当井下供液速度能够充分适应抽油机举升采油速度时，可实现供采平衡，通常，处于此种平衡状态下时，能够有效的充满油泵，并达到采油速度的最大化，系统效率显著提高，促使游梁式抽油机工作达到理想状态。通过此种分析可知，游梁式抽油机采油系统运行过程中，利用矢量控制具有比较高的可行性。
3.2 系统供排优化
在所建立的优化模型中，既包含连续变量，又包含离散变量，由此，非线性有约束优化问题即为求极值问题，求极值时，采用相应的数学方法。采油现场中，油井为完井时，深度、套管直径的数据是确定的，基于此，有限组合比较适用，优化过程中，抽汲参数先给出一组，以此为参数，利用惩罚函数法优化泵深，根据实际情况，即可将泵深的最佳值计算出来[4]。
计算不同组合的抽汲参数时，使用枚举方法，同时对比计算结果，将与最优效率相适应的抽汲参数确定。参数计算完成后，可进行采油系统效率计算，首先将油井实际的产液量计算出来，计算时参照的数据为抽油机类型、抽汲参数等，接着进行有效举升高度计算，计算参照为进口油压、动液面等，随后，将系统的有效功率、悬点载荷等相关数据均按照相应的参数计算出来，最后，计算系统效率，完成调整优化。
4 结论
通过矢量控制节能措施，不仅可以提升游梁式抽油机采油系统的工作效率，同时可降低系统能耗，实现节能增效的目的，促进油井生产效率的提升，实现采油产业的良好发展。
参考文献：
[1]徐向前，李茂，焦生杰 . 具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统 [J]. 科技导报，2018,(33):22~26.
[2]朱益飞，杨梅，史红芳，等 . 变频技术与能量回馈控制在游梁式抽油机上的应用 [J]. 电力需求侧管理，2019,(04):27~29.
[3] 徐向前，李茂 .基于矢量控制的感应电动机在游梁式抽油机上的启动性能分析 [J]. 世界科技研究与发展，2012,(05):757~761.
[4] 邢磊，李发旭. 抽油机节能控制技术的应用分析 [J]. 中国新技术新产品，2014,(16):77.
[5] 陈小安，周明红，康辉民，周进明 . 高速电主轴矢量控制机械特性分析与仿真 [J]. 现代科学仪器，2012(04).
