專利名稱：油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能全自動(dòng)控制設(shè)備，尤指一種機(jī)械采油井間歇采油的自動(dòng)控制設(shè)備。
由于我國(guó)低產(chǎn)油井較多，經(jīng)常出現(xiàn)供液不足等現(xiàn)象。目前，我國(guó)油田使用的抽油機(jī)其抽取容量一般按最大容量選定，但抽油機(jī)工作一段時(shí)間后，油量會(huì)出現(xiàn)供給不足，抽油機(jī)便會(huì)出現(xiàn)空抽或抽油不足等現(xiàn)象。這樣不僅會(huì)導(dǎo)致氣鎖等事故，更重要的是它還會(huì)使抽油機(jī)的無(wú)功抽取時(shí)間增加，設(shè)備損耗增大，能源浪費(fèi)增加。
目前油田機(jī)械式抽油機(jī)大都采用手動(dòng)方式操作，人為地控制抽油機(jī)間開(kāi)時(shí)間，這樣就會(huì)出現(xiàn)間歇開(kāi)機(jī)時(shí)間掌握不合適等問(wèn)題。而且采用人為監(jiān)控一般也只能實(shí)行8小時(shí)監(jiān)控，而其余16小時(shí)處于非監(jiān)控狀態(tài)，發(fā)生問(wèn)題不能及時(shí)控制，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。而抽油機(jī)功圖測(cè)試是油田生產(chǎn)中必須經(jīng)常要監(jiān)測(cè)的參數(shù)?，F(xiàn)在的功圖測(cè)試儀在測(cè)試時(shí)，需要停機(jī)關(guān)井，即不方便，又影響產(chǎn)量。
本發(fā)明的目的，在于為油田提供一種自動(dòng)控制抽油機(jī)停機(jī)和間歇開(kāi)機(jī)時(shí)間、自動(dòng)選擇工頻狀態(tài)或變頻狀態(tài)、避免抽油機(jī)頻繁直接啟動(dòng)無(wú)效抽取并可采集抽油機(jī)功圖，還能實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控的全自動(dòng)控制設(shè)備。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟自動(dòng)控制設(shè)備，包括液位傳感器、載荷傳感器、線速度傳感器、功圖儀，其特征在于還包括系統(tǒng)控制器；液位傳感器可安裝于井下油層內(nèi)，也可以安裝于井口油管上；載荷傳感器安裝于抽油機(jī)提升桿連接處。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的系統(tǒng)控制器與液位傳感器、載荷傳感器、無(wú)線發(fā)射接收裝置之間通過(guò)傳輸電纜連接。
本發(fā)明解決方案中所述的系統(tǒng)控制器設(shè)有功圖儀。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中設(shè)有變頻調(diào)速器。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中設(shè)有無(wú)線發(fā)射接收裝置。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的液位傳感器還可以采用壓力傳感器代替。采用壓力傳感器時(shí)，壓力傳感器既可以安裝于油井油層下，也可安裝在抽油機(jī)套管上。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所述的液位傳感器還可以采用超聲波傳感器代替。采用超聲波傳感器時(shí)，超聲波傳感器安裝于井口套管上。
由于本發(fā)明包含有系統(tǒng)控制器、液位傳感器、載荷傳感器。系統(tǒng)控制器中又包含有微電腦控制器、變頻調(diào)速器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分。液位傳感器檢測(cè)到井下油層液位后，便可通過(guò)系統(tǒng)控制器中的微電腦控制器設(shè)定的預(yù)定程序優(yōu)選出抽油機(jī)的間歇開(kāi)機(jī)時(shí)間。通過(guò)變頻調(diào)速器變頻軟啟動(dòng)抽油機(jī)電機(jī)并使其進(jìn)入工頻工作狀態(tài)。同時(shí)載荷傳感器檢測(cè)到載荷信號(hào)后，傳輸給微電腦控制器，微電腦控制器便可判斷抽油機(jī)工作狀態(tài)是滿抽還是半滿抽或空抽。當(dāng)抽油機(jī)進(jìn)入半滿抽狀態(tài)時(shí)，微電腦控制器命令變頻調(diào)速器自動(dòng)投入并控制抽油機(jī)電機(jī)進(jìn)入變頻工作狀態(tài)。當(dāng)抽油機(jī)進(jìn)入空抽狀態(tài)時(shí)，由微電腦控制器操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制抽油進(jìn)入停機(jī)待機(jī)狀態(tài)。這樣就避免了人為控制不合理，抽油機(jī)或者不能及時(shí)啟動(dòng)、或者頻繁啟動(dòng)而造成的產(chǎn)量降低、能源浪費(fèi)與設(shè)備磨損。
本發(fā)明還安裝了線速度傳感器，線速度傳感器檢測(cè)到抽油機(jī)的提升桿的提升速率后，微電腦控制器便可根據(jù)線速度傳感器檢測(cè)到的提升速度及載荷傳感器檢測(cè)到的載荷大小，描繪出抽油機(jī)示功圖，監(jiān)控抽油機(jī)的工作狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；并作為摘要附圖下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
如圖1所示，油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟自動(dòng)控制設(shè)備主要由載荷傳感器(1)、液位傳感器(3)、線速度傳感器2、系統(tǒng)控制器組成，系統(tǒng)控制器由液位比較器(5)，載荷比較器(6)、微電腦控制器(7)、無(wú)線發(fā)射接收裝置(4)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)、功圖儀(10)等部分共同組成，并安裝于控制柜(9)內(nèi)。載荷傳感器(1)安裝在抽油機(jī)的提升桿上，載荷傳感器(1)采集的信號(hào)隨時(shí)傳輸給載荷比較器(6)，液位傳感器(3)安裝在油井井口出油管管口或油井油層下，液位傳感器(3)隨時(shí)將采集的信號(hào)傳輸給液位比較器(5)。采集到了液位與載荷兩種信號(hào)后，系統(tǒng)控制器中的微電腦控制器(7)便可根據(jù)這些信息檢測(cè)到井底油量情況，并根據(jù)微電腦控制器(7)預(yù)先設(shè)定的開(kāi)機(jī)時(shí)間或停機(jī)油位，發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行裝置(8)，控制抽油機(jī)電機(jī)(11)工頻工作或變頻工作或停機(jī)，共同完成抽油機(jī)間歇抽油的全過(guò)程。
本發(fā)明由于將載荷傳感器(1)安裝于抽油機(jī)提升桿上，當(dāng)提升桿提升時(shí)，如發(fā)現(xiàn)載荷傳感器(1)檢測(cè)到負(fù)荷值低于滿抽負(fù)荷值時(shí)，表明抽油機(jī)抽空或半滿抽現(xiàn)象已發(fā)生，微電腦控制器(7)便可操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)，控制抽油機(jī)電機(jī)(11)進(jìn)入變頻工作狀態(tài)或停機(jī)狀態(tài)。
當(dāng)抽油機(jī)停機(jī)后，開(kāi)機(jī)時(shí)間則根據(jù)液位傳感器采集的信號(hào)來(lái)判斷。液位傳感器(3)安裝于油井油層下，可以準(zhǔn)確檢測(cè)到油層液位，直接監(jiān)測(cè)油井供液狀況。采用超聲波液位傳感器時(shí)，超聲波液位傳感器則安裝在井口抽油管上，采用壓力傳感器時(shí)，壓力傳感器則安裝在油井油層下。對(duì)某些含氣量不高的油井，壓力傳感器也可直接安裝在井口套管上。
由于微電腦控制器中設(shè)定有抽油機(jī)工頻工作液位范圍即滿抽范圍、變頻工作液位范圍即半滿抽范圍、停機(jī)范圍即空抽范圍；變頻調(diào)速器(12)在抽油機(jī)工頻工作液位范圍，設(shè)定一個(gè)最佳工作液位值，當(dāng)液位值大于設(shè)定工頻工作液位時(shí)，則為油量已聚集充足，能滿足抽油機(jī)連續(xù)滿抽工作的要求。微電腦控制器(7)則命令變頻調(diào)速器(12)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)控制抽油機(jī)軟啟動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)液位小于設(shè)定工作液位值時(shí)，并不能僅憑此來(lái)判斷抽油機(jī)空抽或半空抽，只有當(dāng)載荷傳感器檢測(cè)到抽油機(jī)提升桿負(fù)載降低到設(shè)定值時(shí)，才可認(rèn)為空抽或半空抽現(xiàn)象已發(fā)生，系統(tǒng)控制器才可以控制抽油機(jī)進(jìn)入變頻工作或停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)液位處于變頻范圍時(shí)，系統(tǒng)控制器則控制變頻調(diào)速器使抽油機(jī)進(jìn)入變頻工作狀態(tài)；當(dāng)液位處于空抽范圍時(shí)，系統(tǒng)控制器則控制抽油機(jī)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，如此循環(huán)。
本發(fā)明將線速度傳感器(2)安裝在抽油機(jī)平衡塊上，抽油機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，線速度傳感器(2)即可檢測(cè)到相應(yīng)的脈沖信號(hào)。微電腦控制器(7)便可將此脈沖信號(hào)及載荷傳感器(1)的載荷信號(hào)處理后描繪出抽油機(jī)的功圖?？梢灾庇^地顯示油井、油層情況，隨時(shí)監(jiān)控油井工作狀況。功圖信號(hào)通過(guò)微機(jī)接口，可方便地由便攜機(jī)隨時(shí)采集。載荷信號(hào)、液位信號(hào)及功圖信號(hào)同時(shí)由無(wú)線發(fā)射接收裝置(4)發(fā)射到油田的中央控制室進(jìn)行分析處理。中央控制室即可以采取遙測(cè)方式采集上述數(shù)據(jù)，也可用遙控方式發(fā)出指令，使抽油機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟變頻工作或關(guān)機(jī)。
本發(fā)明實(shí)施例同傳統(tǒng)手動(dòng)控制方式相比，節(jié)能幅度高達(dá)30％-70％。減少了故障時(shí)間，優(yōu)化了再行程，有效提高油井產(chǎn)量0％-20％，同時(shí)避免了無(wú)功運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用10％-50％。而且智能化程度大大提高，增加了管理與生產(chǎn)的綜合效率。是目前油田間開(kāi)井所特別看好的全自動(dòng)控制設(shè)備。
權(quán)利要求
1.油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，包括載荷傳感器(1)、液位傳感器(3)、線速度傳感器(2)。其特征在于還包括系統(tǒng)控制器；液位傳感器(3)安裝于油井油層下或井口套管上；載荷傳感器(1)安裝在抽油機(jī)提升桿連接處。
2.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于系統(tǒng)控制器與載荷傳感器(1)、液位傳感器(3)、線速度傳感器(2)之間采用傳輸電纜連接。
3.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于所述的系統(tǒng)控制器中設(shè)有功圖儀(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于系統(tǒng)控制器中設(shè)有無(wú)線發(fā)射接收裝置(4)。
5.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于系統(tǒng)控制器中設(shè)有變頻調(diào)速器(12)。
6.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于液位傳感器(3)還可以采用壓力傳感器代替，采用壓力傳感器時(shí)，壓力傳感器安裝于井口油管上或井下油層里。
7.如權(quán)利要求1所述的油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備，其特征在于所述液位傳感器(3)還可采用超聲波傳感器代替，采用超聲波傳感器時(shí)，超聲波傳感器安裝于井口油管上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田抽油機(jī)間歇開(kāi)啟全自動(dòng)控制設(shè)備,主要用于控制抽油機(jī)間歇開(kāi)啟或停止,自動(dòng)選擇工頻或變頻工作狀態(tài),采集抽油機(jī)功圖,實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控。它主要由載荷傳感器、液位傳感器,線速度傳感器、微電腦控制器、功圖儀、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速器、無(wú)線發(fā)射接收裝置等部分組成。微電腦控制器將采集到的液位、載荷信號(hào)、線速度信號(hào)處理后,控制抽油機(jī)在最佳狀態(tài)下工作,避免抽油機(jī)無(wú)效工作,造成設(shè)備磨損及能源浪費(fèi)。
文檔編號(hào)E21B43/12GK1303987SQ0010142
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者駱仁星 申請(qǐng)人:襄樊泰和電氣有限公司