潜油往复抽油机是一种由潜油直线电机驱动的无杆泵采油设备,具有可控性好、可随时启停及能源利用率高等优点。但潜油往复抽油机作为一种新型抽油机,在冲次、群井控制系统设计等方面还存在有较多的研究空白。在潜油往复抽油机现有工作方式的基础上,改进并优化其控制方法,充分发挥这种新型抽油机自身的优势,提高油田的生产效率,具有十分重要的现实意义。本文通过对潜油往复抽油机的构成和工作原理的分析,提出基于动液面预测的冲次优化方法,并针对动液面数据采集的问题,设计基于电力线载波的井下压力等数据的采集装置。潜油往复抽油机的核心驱动设备为潜油直线电机,地面控制柜可以根据井下动液面高度,随时调整潜油电机的冲次,达到优化控制的目的,并通过动态规划使原油产量或经济性达到最优,而动液面测量及预测的实时性和准确性就成为优化的核心要素。本文针对人工测量需耗费大量的人力、物力且容易产生误差,软测量方法自身复杂度高且容易出现过拟合等问题,提出建立一种粒子群优化极限学习机的动液面预测模型,由历史动液面信息预测未来一段时间的动液面。通过实验对比分析,该模型的预测准确性较高且泛化能力较强,为冲次优化的研究奠定基础。在动液面预测结果的基础上,分别提出了动态规划冲次法与模糊匹配冲次法。动态规划冲次法根据动液面预测结果在冲次全区间匹配寻找目标函数的最优解,模糊匹配冲次法根据动液面与冲次间的函数关系及人工经验相结合匹配冲次。通过实验对比分析,动态规划冲次法得到的结果更优,但计算量大;模糊匹配冲次法得到的结果虽略低于动态规划冲次法,但计算量小,方便实际应用。最后,针对构成动液面时间序列需要大量动液面数据的问题,设计一种基于电力线载波的井下数据采集装置,由现场实验验证,该装置可通过潜油电缆供电并实时传送井下采集信息至地面控制柜,控制柜可通过4G网络与远程群井控制终端进行互联,从而支撑冲次优化控制方法的实现。