一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括：采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。本發(fā)明實施例提供一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)，以能有效實現(xiàn)叢式井組或單井油井液面的實時精確測量，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)供采平衡控制，量化采油控制，減輕了工人勞動強度，減少了人員用工，實現(xiàn)了真正意義的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)井場量化采油、科學采油，達到節(jié)能降耗的目的，填補了石油工業(yè)機采技術(shù)的一項空白。
【專利說明】一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)油田抽油機控制方式有三種:一種是通過人工更換不同規(guī)格的電機傳動皮帶輪來調(diào)節(jié)抽油機的沖次。這種控制方式的缺點是費時費力并且只能調(diào)整幾種固定的沖次，不能完全滿足對抽油機沖次的精確調(diào)整。第二種是應(yīng)用變頻控制技術(shù)通過人工調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來改變抽油機的運行沖次，這種方式只適用于有人值守的井場，同時抽油機處于開環(huán)運行狀態(tài)，無法根據(jù)油井供液情況自行調(diào)整抽油機的運行沖次。第三種是利用功圖法計算得出油井動液面，以此為依據(jù)進行閉環(huán)控制，此方法由于動液面是計算得出，當井況發(fā)生變化時，動液面數(shù)據(jù)誤差大，無法進行閉環(huán)控制。這三種控制方式不能自動或可靠的實現(xiàn)自動調(diào)參控制及供采平衡控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例提供一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)，以能有效實現(xiàn)叢式井組或單井油井液面的實時精確測量，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)供采平衡控制，量化米油控制。
[0004]一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，所述方法包括:采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0005]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)，包括:通過在線式油井動液面監(jiān)測儀采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并利用中央處理器獲取所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)。
[0006]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
[0007]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，包括:通過中央處理器利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率；利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次,從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0008]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，包括:根據(jù)所述油井沉沒度，通過中央處理器利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率；利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。[0009]可選的，在本發(fā)明一實施例中，當所述方法應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，通過一共直流母線將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
[0010]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述方法還包括:通過隔離型控制變壓器將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源，并將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。
[0011]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述方法還包括:通過在變頻器與電網(wǎng)電源之間設(shè)置避雷器，以進行防雷。
[0012]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0013]在線式油井動液面監(jiān)測儀，用于采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)；
[0014]中央處理器，與所述在線式油井動液面監(jiān)測儀相連，用于獲取在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；
[0015]變頻器，與中央處理器相連，并與抽油機耦接，用于根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0016]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
[0017]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述中央處理器，進一步用于利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率；
[0018]所述變頻器，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0019]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述中央處理器，進一步用于根據(jù)所述油井沉沒度，利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率；所述變頻器，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0020]可選的，在本發(fā)明一實施例中，當所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，所述系統(tǒng)包括:共直流母線，用于將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
[0021]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述系統(tǒng)還包括:隔離型控制變壓器，用于將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源；電源濾波器，用于將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。
[0022]可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述系統(tǒng)還包括:避雷器，設(shè)置在變頻器與電網(wǎng)電源之間，以進行防雷。
[0023]上述技術(shù)方案具有如下有益效果:因為采用采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制的技術(shù)手段，所以可以進行全閉環(huán)自動優(yōu)化調(diào)整，尤其是可以實測的動液面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立油井沉沒度和抽油機運行沖次間的關(guān)系，實現(xiàn)抽油機根據(jù)井下液面位置及采油工藝需求自動調(diào)節(jié)抽油機沖次來量化采油，減輕了工人勞動強度，減少了人員用工，實現(xiàn)了真正意義的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)井場量化采油、科學采油，達到節(jié)能降耗的目的，填補了石油工業(yè)機采技術(shù)的一項空白。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明應(yīng)用實例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明應(yīng)用實例圖3中的電路示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明應(yīng)用實例圖3中的變頻器的電路不意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]本發(fā)明實施例提供一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法及系統(tǒng)，以能有效實現(xiàn)叢式井組或單井油井液面的實時精確測量，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)供采平衡控制，量化米油控制。
[0032]如圖1所示，為本發(fā)明實施例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法流程圖，所述方法包括:
[0033]101、采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；
[0034]102、根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；
[0035]103、根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0036]可選的，所述采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)，可以包括:通過在線式油井動液面監(jiān)測儀采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并利用中央處理器獲取所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)。
[0037]可選的，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)可以為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
[0038]可選的，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，可以包括:通過中央處理器利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率；利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0039]可選的，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，可以包括:根據(jù)所述油井沉沒度，通過中央處理器利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率；利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0040]可選的，當所述方法應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，可以通過一共直流母線將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
[0041]可選的，所述方法還可以包括:通過隔離型控制變壓器將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源，并將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。
[0042]可選的，所述方法還可以包括:通過在變頻器與電網(wǎng)電源之間設(shè)置避雷器，以進行防雷。
[0043]對應(yīng)于上述方法實施例，如圖2所示，為本發(fā)明實施例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述系統(tǒng)包括:
[0044]在線式油井動液面監(jiān)測儀21，用于采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)；
[0045]中央處理器22，與所述在線式油井動液面監(jiān)測儀21相連，用于獲取在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；
[0046]變頻器23，與中央處理器22相連，并與抽油機耦接，用于根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0047]可選的，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)可以為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
[0048]可選的，所述中央處理器22，進一步可以用于利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率；所述變頻器23，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0049]可選的，所述中央處理器22，進一步可以用于根據(jù)所述油井沉沒度，利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率；所述變頻器23，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
[0050]可選的，當所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，所述系統(tǒng)可以包括:共直流母線，用于將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
[0051]可選的，所述系統(tǒng)還可以包括:隔離型控制變壓器，用于將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源；電源濾波器，用于將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。[0052]可選的，所述系統(tǒng)還可以包括:避雷器，設(shè)置在變頻器與電網(wǎng)電源之間，以進行防
電田ο
[0053]本發(fā)明實施例上述方法或裝置技術(shù)方案具有如下有益效果:因為采用采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制的技術(shù)手段，所以可以進行全閉環(huán)自動優(yōu)化調(diào)整，尤其是可以實測的動液面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立油井沉沒度和抽油機運行沖次間的關(guān)系，實現(xiàn)抽油機根據(jù)井下液面位置及采油工藝需求自動調(diào)節(jié)抽油機沖次來量化采油，減輕了工人勞動強度，減少了人員用工，實現(xiàn)了真正意義的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)井場量化采油、科學采油，達到節(jié)能降耗的目的，填補了石油工業(yè)機采技術(shù)的一項空白。
[0054]如圖3所示，為本發(fā)明應(yīng)用實例一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示,為本發(fā)明應(yīng)用實例圖3中的電路示意圖,如圖5所示,為本發(fā)明應(yīng)用實例圖3中的變頻器的電路示意圖，該基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)具體包括:包括中央處理器1，中央處理器I可以采用DVP-60ES200R主機，DVP-60ES200R主機上分別連接有在線式動液面監(jiān)測儀6、電能模塊11、語音報警系統(tǒng)3、工/變頻控制器12、變頻器10、人機界面2和通訊模塊4，其中變頻器10與工/變頻控制器12連接，工/變頻控制器12與交流電機連接，交流電機與抽油機連接，變頻器10并分別與上下止點傳感器13、電網(wǎng)電源和共直流母線連接，變頻器10與電網(wǎng)電源之間設(shè)置有避雷器7，隔離型控制變壓器8與電網(wǎng)電源連接，電源濾波器9與隔離型控制變壓器8連接，通訊模塊4上連有上位機
5。中央處理器采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，結(jié)合抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度，根據(jù)實時沉沒度數(shù)據(jù)實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，實現(xiàn)油井動態(tài)調(diào)參或間抽控制(井下有油就開機抽油，沒油就停機)。中央處理器I同時:1、采集電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、電能等電參量信號并接收人機界面的電能清除信號；2、采集變頻器沖次信號、報警信號、沖次給定信號及故障復位信號；3、采集工/變頻控制器的工頻報警信號并接收工/變頻轉(zhuǎn)換信號；4、電參量、運行沖次、運行狀態(tài)、調(diào)參模式、運行頻率、工作模式、報警信號上傳本地人機界面并通過通訊模塊上傳給上位機系統(tǒng)，同時接收本地人機界面及上位機系統(tǒng)調(diào)參模式、工作模式、遠程沖次、遠程啟停的設(shè)定。避雷器具有防雷功能，語音報警系統(tǒng)具有故障、啟停語音報警功能。共直流母線實現(xiàn)叢式井組各抽油機變頻運行時，將多臺抽油機的控制變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，可實現(xiàn)抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用?？刂齐娫慈∽匀喙ぞW(wǎng)，通過隔離型控制變壓器轉(zhuǎn)換成220V控制電源，經(jīng)過電源濾波器得到穩(wěn)定的無干擾的控制電源，此電源無需工網(wǎng)零線，安全可靠，適應(yīng)性強。
[0055]在線式油井動液面監(jiān)測儀6監(jiān)測動液面數(shù)據(jù)并上傳給中央處理器I。在PID (比例-積分-微分控制)方式下，中央處理器I以動液面數(shù)據(jù)為測量值，以技術(shù)人員設(shè)定的合理動液面為設(shè)定值，自動運算出輸出值，該值做為變頻器10運行頻率參數(shù)，由中央處理器I通過串行通訊標準RS485通訊傳給變頻器10，變頻器10根據(jù)此運行頻率自動調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成中央處理器I根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制；在查表方式下，根據(jù)采油工藝要求建立沉沒度與運行沖次關(guān)系表，中央處理器I根據(jù)沉沒度直接查表得到變頻器10的運行頻率，中央處理器I通過485通訊把此頻率參數(shù)傳給變頻器10，變頻器10根據(jù)此頻率參數(shù)自動調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成中央處理器I根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制。
[0056]本發(fā)明應(yīng)用實例為一種叢式井組抽油機在線式動液面監(jiān)測智能自動調(diào)參、智能間開控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)在在線式油井動液面監(jiān)測僅基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)叢式井組或單井油井液面的實時精確測量，并以實測的動液面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立油井沉沒度和抽油機運行沖次間的關(guān)系，進行全閉環(huán)自動優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)抽油機根據(jù)井下液面位置及采油工藝需求自動調(diào)節(jié)抽油機沖次來量化采油。減輕了工人勞動強度，減少了人員用工，實現(xiàn)了真正意義的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)井場量化采油、科學采油，達到節(jié)能降耗的目的，填補了石油工業(yè)機采技術(shù)的一項空白。本發(fā)明應(yīng)用實例精度高(測試誤差〈1%)、動態(tài)響應(yīng)速度快(處理器采用32位的CPU，液面檢測到數(shù)據(jù)處理完成時間〈30秒)，具有結(jié)構(gòu)緊湊(體積是分散控制系統(tǒng)總體積的50%)、耐高低溫(設(shè)計有自動加熱及散熱系統(tǒng))、操作方便、調(diào)節(jié)抽油機沖次過程不需要停機、能實時將測得的液面信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出等多種功能，為抽油機自動調(diào)參提供依據(jù)，實現(xiàn)抽油機的數(shù)字化控制。體積是分散控制系統(tǒng)總體積的50%，設(shè)計有自動散熱系統(tǒng)，多種操作模式根據(jù)需要自由選擇。
[0057]本發(fā)明應(yīng)用實例比如以一口 15KW抽油機為實例，用在線式油井動液面監(jiān)測儀6監(jiān)測動液面數(shù)據(jù)并上傳給中央處理器1，中央處理器I根據(jù)泵掛設(shè)置參數(shù)計算出沉沒度。在某時刻，根據(jù)由采油工藝要求建立的沉沒度與運行沖次關(guān)系表，中央處理器I根據(jù)實測的沉沒度直接查表得到變頻器10的運行頻率，中央處理器I通過485通訊把此頻率參數(shù)傳給變頻器10，變頻器10根據(jù)此頻率參數(shù)自動調(diào)節(jié)抽油機沖次由5次/分鐘提升到5.5次/分鐘,0.5小時后，動液面深度由原來的1966米下降到1898米，此后一段時間始終維持在1898米左右，達到了供采平衡。實現(xiàn)了真正意義的閉環(huán)控制，實現(xiàn)抽油機的數(shù)字化控制。
[0058]該井實現(xiàn)在線式動液面監(jiān)測的叢式井組抽油機自動控制后，經(jīng)過對比測試，電機實測電流由32.15A下降到9.06A,有功功率、無功功率、視在功率分別由8.843KW、
9.204kvar、12.764kVA 下降為 6.041KW、1.762kvar、6.262kVA,功率因數(shù)由 0.4 提高到
0.96,綜合節(jié)電率為24%。提高了泵效和系統(tǒng)效率，達到節(jié)能降耗的目的。該井自控系統(tǒng)自動調(diào)參的目標值來源于沉沒度與運行沖次關(guān)系表，此表建立根據(jù)是量化采油、科學采油的實際采油工藝要求，即該井實現(xiàn)了量化采油、科學采油的目的。
[0059]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結(jié)合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個系統(tǒng)的設(shè)計要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0060]本發(fā)明實施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設(shè)計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)。
[0061]本發(fā)明實施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結(jié)合。軟件模塊可以存儲于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM或本領(lǐng)域中其它任意形式的存儲媒介中。示例性地，存儲媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲媒介中讀取信息，并可以向存儲媒介存寫信息?？蛇x地，存儲媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲媒介可以設(shè)置于ASIC中，ASIC可以設(shè)置于用戶終端中?？蛇x地，處理器和存儲媒介也可以設(shè)置于用戶終端中的不同的部件中。
[0062]在一個或多個示例性的設(shè)計中，本發(fā)明實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個網(wǎng)站站點、服務(wù)器或其它遠程資源通過一個同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、鐳射盤、光盤、DVD、軟盤和藍光光盤，磁盤通常以磁性復制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進行光學復制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。
[0063]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述方法包括: 采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度； 根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
2.如權(quán)利要求1所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)，包括: 通過在線式油井動液面監(jiān)測儀采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并利用中央處理器獲取所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，包括: 通過中央處理器利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率； 利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
5.如權(quán)利要求1所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制，包括:` 根據(jù)所述油井沉沒度，通過中央處理器利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率； 利用變頻器根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，當所述方法應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，通過一共直流母線將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
7.如權(quán)利要求6項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 通過隔離型控制變壓器將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源，并將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。
8.如權(quán)利要求7項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 通過在變頻器與電網(wǎng)電源之間設(shè)置避雷器，以進行防雷。
9.一種基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 在線式油井動液面監(jiān)測儀，用于采集在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)； 中央處理器，與所述在線式油井動液面監(jiān)測儀相連，用于獲取在線式油井動液面測得的油井地下動液面深度數(shù)據(jù)，并獲取抽油機泵掛數(shù)據(jù)；根據(jù)所述油井地下動液面深度數(shù)據(jù)和所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)計算出油井沉沒度；變頻器，與中央處理器相連，并與抽油機耦接，用于根據(jù)所述油井沉沒度實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
10.如權(quán)利要求9所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述抽油機泵掛數(shù)據(jù)為抽油機泵掛設(shè)置參數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述中央處理器，進一步用于利用所述油井沉沒度計算與抽油機相連的變頻器的運行頻率； 所述變頻器，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
12.如權(quán)利要求9所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述中央處理器，進一步用于根據(jù)所述油井沉沒度，利用預置的油井沉沒度與運行沖次關(guān)系表進行查表，獲取與抽油機相連的變頻器的運行頻率； 所述變頻器，進一步用于根據(jù)所述運行頻率實時調(diào)節(jié)抽油機沖次，從而形成根據(jù)動液面高低自動控制抽油機沖次的全閉環(huán)控制，以實現(xiàn)抽油機自動控制。
13.如權(quán)利要求9-12任一項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，當所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于叢式井組中的多臺抽油機變頻運行時，所述系統(tǒng)包括: 共直流母線，用于將控制所述叢式井組中的多臺抽油機的變頻器的直流母線并聯(lián)在一起，以當一抽油機載荷在不平衡時，將下沖運行所發(fā)電能貯存在變頻器電容中，以供給其它抽油機使用。
14.如權(quán)利要求13項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 隔離型控制變壓器，用于將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換成220V控制電源； 電源濾波器，用于將所述220V控制電源經(jīng)過電源濾波器得到控制電源。
15.如權(quán)利要求14項所述基于在線式動液面監(jiān)測的抽油機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 避雷器，設(shè)置在變頻器與電網(wǎng)電源之間，以進行防雷。
【文檔編號】E21B44/00GK103510917SQ201210209854
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】劉一山, 曾亞勤, 郭占春, 王林平, 常振武, 張倩, 魏立軍, 楊會豐, 覃川, 黃娟, 王曼, 李樓樓, 張軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司