專利名稱：自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng) 背景技術(shù)本發(fā)明涉及油井采油自動化控制。 技術(shù)領(lǐng)域目前，在油井機(jī)械采油管理中，需要不斷對被管理的油井動液面進(jìn)行人工 采集，每口油井的動液面反映了油層對油井的供液狀況，根據(jù)油層對油井的供 液狀況采油管理人員需要不斷調(diào)整抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。調(diào)整抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的 方法主要有三種， 一種是通過改變抽油泵的泵徑來增加或減少采液量；另一種 是通過改變電動機(jī)皮帶輪的直徑來改變傳動速比，用調(diào)節(jié)抽油機(jī)的運(yùn)行速度來 增加或減少采液量；再有一種是暫時關(guān)閉抽油機(jī)一段時間，使之間歇抽油。本 發(fā)明的目的在于用一種使用計(jì)算機(jī)的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)來完成上述工 作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)是一個安裝在現(xiàn)有抽油機(jī)上的自動控制 系統(tǒng)。采用的技術(shù)方案是自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，它主要由三個 部分構(gòu)成，第一部分由油井動液面自動控制儀構(gòu)成；第二部分是由能用計(jì)算機(jī) 控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置和聲壓傳感器組成；第三部分是由帶轉(zhuǎn)速測量和高、 低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器構(gòu)成。本發(fā)明的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng) 主要有三個特征，第一個特征是自動測量油井動液面，第二個特征是將測出的 油井動液面與原設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)液面比較后自動調(diào)節(jié)抽油機(jī)的運(yùn)行速度。為了實(shí)現(xiàn) 第二個特征，就需要在原來抽油機(jī)傳動鏈中的電動機(jī)和帶負(fù)載的減速箱之間安 裝電控機(jī)械無級變速器。第三個特征是電控機(jī)械無級變速器帶轉(zhuǎn)速測量和高、 低位限速機(jī)構(gòu)。在原來抽油機(jī)傳動鏈中的電動機(jī)和帶負(fù)載的減速箱之間安裝一套帶轉(zhuǎn)速測 量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器；同時在油井套管閥門上安裝一 套能用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置和聲壓傳感器，并用帶屏蔽的信號線 將機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置和聲壓傳感器及帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器與油井動液面自動控制儀連接起來構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖；圖2是油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)安裝在抽油機(jī)上的原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要 由控制、測量和執(zhí)行三部分構(gòu)成。其中控制部分由油井動液面自動控制儀重構(gòu) 成；測量部分是由能用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置2和聲壓傳感器3構(gòu) 成；執(zhí)行部分是由帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器4構(gòu) 成。由帶屏蔽的信號線5將三個部分連接起來組成本發(fā)明的油井動液面閉環(huán)控 制系統(tǒng)。本發(fā)明在原來抽油機(jī)傳動鏈中的電動機(jī)6和帶負(fù)載的減速箱7之間安 裝一套帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器4;同時在油井套 管闊門8上安裝一套能用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置2和聲壓傳感器3; 并用帶屏蔽的信號線5將機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置2和聲壓傳感器3及帶轉(zhuǎn)速測量 和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器4與油井動液面自動控制儀重連接 起來構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程是在計(jì)算機(jī) 的控制下自動進(jìn)行的。首先由油井動液面自動控制儀l根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間，發(fā) 出測量動液面的指令；然后機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置2根據(jù)控制指令將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并進(jìn)一步 將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能，發(fā)出氣壓波訊號；采集部分使用的是回聲測深 技術(shù)，聲壓傳感器3將氣壓波訊號及油井套管內(nèi)液面的反射波信號轉(zhuǎn)換為電信 號送入油井動液面自動控制儀重中的A/D轉(zhuǎn)換器；油井動液面自動控制儀1將 采集到的反射波數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)區(qū)，再由專門軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算出實(shí)際動 液面的位置最后由油井動液面自動控制儀重中的控制軟件將實(shí)際動液面值與 設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)液面值h進(jìn)行比較后發(fā)出控制指令再由帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速 機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器4改變抽油機(jī)的運(yùn)行速度，達(dá)到增加或減少抽油機(jī) 采液量的目的，完成閉環(huán)控制功能。下面結(jié)合說明書附圖1油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)方塊圖，對本發(fā)明的油井 動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)做進(jìn)一步對比說明。每口油井的動液面反映了油層對油井的供液狀況，根據(jù)油層對油井的供液 狀況采油管理人員需要不斷調(diào)整抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)?，F(xiàn)有的控制系統(tǒng)不能直接 測量油井動液面，并且不能自動調(diào)整抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。針對這兩點(diǎn)，本發(fā)明的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個閉合的內(nèi)部控制回路；個是動液面直 接測量回路，該回路從油井動液面自動控制儀直開始經(jīng)過機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置2對油井的動液面發(fā)出測量訊號，再經(jīng)過聲壓傳感器3返回油井動液面白動控制 儀1構(gòu)成了動液面直接測量回路；該回路可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間自動完成直接 測量油井動液面的工作。另一個是機(jī)械無級變速器4的電控機(jī)構(gòu)位置控制回路, 該回路從油井動液面自動控制儀直開始經(jīng)過電控機(jī)構(gòu)和機(jī)械無級變速器4再經(jīng) 過轉(zhuǎn)速傳感器返回油井動液面自動控制儀1構(gòu)成了電控機(jī)構(gòu)的位置控制回路該回路由油井動液面自動控制儀1根據(jù)預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)液面和測量出的實(shí)際動液面的誤差求出電控機(jī)構(gòu)的理論工作位置所對應(yīng)的機(jī)械無級變速器4的輸出速 度，再根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器測量出的機(jī)械無級變速器4的實(shí)際輸出速度求出電控機(jī) 構(gòu)的工作位置誤差，最后由油井動液面自動控制儀重發(fā)出控制指令，消除該位 置誤差，使機(jī)械無級變速器4的輸出速度達(dá)到要求，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的采液量與油 層對該井的供液量相匹配。
權(quán)利要求
1、自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于在原來抽油機(jī)傳動鏈中的電動機(jī)(6)和帶負(fù)載的減速箱(7)之間安裝一套電控機(jī)械無級變速器(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于電控機(jī)械無級變速器(4)帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于在油井套管閥門(8)上安裝一套能用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置(2)和聲壓傳感器(3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于用帶屏蔽的信號線(5)將機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置(2)和聲壓傳感器(3)及帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器(4) 與油井動液面自動控制儀(1)連接起來構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
全文摘要
自動測量油井動液面改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，本發(fā)明涉及一種能夠通過自動測量油井動液面，根據(jù)動液面判斷油層對該油井的供液量，自動改變抽油機(jī)運(yùn)行速度的油井動液面閉環(huán)控制系統(tǒng)；其特點(diǎn)在于在原來抽油機(jī)傳動鏈中的電動機(jī)和帶負(fù)載的減速箱之間安裝一套帶轉(zhuǎn)速測量和高、低位限速機(jī)構(gòu)的電控機(jī)械無級變速器；同時在油井套管閥門上安裝一套能用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械次聲波發(fā)訊裝置和傳感器并用帶屏蔽的信號線將其與油井動液面自動控制儀連接起來構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
文檔編號F16H59/68GK101328789SQ20071001179
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者敏 徐 申請人:沈陽四立實(shí)業(yè)公司