專利名稱：間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置。屬油田開采技術(shù)。
由于地層供液能力不足，許多抽油井必須進(jìn)行間歇開采，這類井的數(shù)量是很大的，尤其是一些已開啟的長停井和邊遠(yuǎn)井中數(shù)量更大，目前現(xiàn)場起抽和停抽主要憑經(jīng)驗(yàn)判斷，往往與實(shí)際產(chǎn)液之間存在一定偏差，而且有許多間開井的供液并沒有十分明顯規(guī)律可遵循，隨機(jī)性比較大，這就造成起停抽不及時(shí)，從而耽誤油井生產(chǎn)，或泵效過低，造成干抽，還容易產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致抽油桿折斷，為解決這一難題，現(xiàn)技術(shù)中主要利用，預(yù)調(diào)時(shí)鐘控制裝置它是由現(xiàn)場管理人員通過各種方法摸清間開井的生產(chǎn)規(guī)律，然后將間出時(shí)間規(guī)律用時(shí)鐘預(yù)先調(diào)好進(jìn)行起停抽。它的缺陷在于不斷重新研究時(shí)刻變化的油井間出時(shí)間規(guī)律，然后不斷重新對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行預(yù)調(diào)。
電機(jī)工況自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制裝置它是通過對(duì)抽油期間電機(jī)的不正常工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)抽油井異常情況，然后控制間開井的起停抽。它的缺點(diǎn)是只有當(dāng)泵空或液擊發(fā)生以后，才能發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)的響應(yīng)，并且無法判斷起抽時(shí)機(jī)，起抽時(shí)間仍然靠人為給定。
機(jī)械負(fù)荷自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制裝置這是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種裝置。它是利用光桿負(fù)荷傳感器和位置傳感器來監(jiān)測(cè)與光桿位置有關(guān)的光桿負(fù)荷，如果抽油機(jī)的下沖程已經(jīng)達(dá)到某給定點(diǎn)，而光桿負(fù)荷還未降到調(diào)定值以下，油井就停抽，以便液面恢復(fù)到油井能正常抽油的高度，它的缺點(diǎn)是只有當(dāng)泵空或液擊發(fā)生以后，才能發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)的響應(yīng)，并且無法判斷起抽時(shí)機(jī)，起抽時(shí)間仍然靠人為給定。
本實(shí)用新型目的便是為了克服上述缺點(diǎn)而提供的一種間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。
本裝置工作狀態(tài)是在抽油泵泵空或液擊發(fā)生以前，首先監(jiān)測(cè)出間開井的停抽時(shí)機(jī)，給出相應(yīng)的信號(hào)，并進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制停抽，而且，根據(jù)起抽液面深度，自動(dòng)監(jiān)測(cè)液面恢復(fù)情況，自動(dòng)判斷出間開井的起抽時(shí)機(jī)，給出相應(yīng)的信號(hào)，并進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制起抽。它的起停抽控制完全依照油井的間出規(guī)律，因此在保證油井產(chǎn)量不降的情況下，大大降低了用電量以及由于泵空或液擊造成的抽油設(shè)備的損壞。
實(shí)用新型的工作方式如下它是利用井口液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)組件和電流傳感器組件，對(duì)間開井環(huán)空動(dòng)液面和抽油機(jī)電機(jī)電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)、定時(shí)測(cè)試，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳送給中央主控裝置，主控裝置根據(jù)已設(shè)置的合理起停抽液面，判斷油井起抽或停抽的時(shí)機(jī)，給現(xiàn)場操作人員發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行手動(dòng)起停抽，或利用控制執(zhí)行裝置向電機(jī)發(fā)出起停抽指令，在進(jìn)行延時(shí)聲光報(bào)警后，開始自動(dòng)完成起停抽動(dòng)作。
本實(shí)用新型包括由三個(gè)組成部分即數(shù)據(jù)采集裝置、主控裝置和控制執(zhí)行裝置。
裝置在工作時(shí)首先利用數(shù)據(jù)采集裝置中的液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置和電流傳感器、對(duì)間開井環(huán)空動(dòng)液面和抽油機(jī)電機(jī)電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)、定時(shí)測(cè)試，再將測(cè)得的數(shù)據(jù)送給中央主機(jī)控制、主控裝置根據(jù)已設(shè)置的合理起停抽液面，判斷油井起抽或停抽時(shí)機(jī)；并給現(xiàn)場操作人員發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行手動(dòng)起停抽，或利用控制執(zhí)行裝置向電機(jī)發(fā)出起停抽指令，在進(jìn)行延時(shí)聲光報(bào)警后，開始自動(dòng)完成起停抽動(dòng)作。
本裝置數(shù)據(jù)采集裝置(圖7)包括一個(gè)電流傳感器和聲波發(fā)生器兩部分，其中聲波發(fā)生器由殼體、放氣電磁閥、差壓閥、氣室、微音器、連接體、連接頭等組成，如附

圖1所示，主要完成擊發(fā)聲波和接收聲波信號(hào)的任務(wù)，它采用帶壓氣體膨脹發(fā)聲原理，放氣電磁閥接到主控系統(tǒng)發(fā)出的驅(qū)動(dòng)命令后，立即打開放氣口，差壓閥一端的氣體被放出，差壓閥另一端在高壓氣體的壓力作用下，迅速打開擊發(fā)口，產(chǎn)生聲脈沖，聲波遇液面后返回，將這一過程的聲波信號(hào)進(jìn)行采集。由井下采集到的信號(hào)送入主控裝置(圖7)微機(jī)系統(tǒng)(圖2)；主控裝置是以PLC可編程控制器為核心，集信號(hào)監(jiān)測(cè)、程序控制為一體的智能化控制設(shè)備，包括采集信號(hào)(液面、電流)的檢測(cè)系統(tǒng)、采集信號(hào)的處理系統(tǒng)(信號(hào)放大、濾波等)、控制參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、安全防護(hù)報(bào)警系統(tǒng)以及電機(jī)起停抽控制系統(tǒng)。其組成如附圖2所示。
用便攜機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行編程通訊、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理，如液位測(cè)量靈敏度、液位測(cè)量上下限、電機(jī)電流上下限、最佳起停抽液位、定時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔等。圖中，PC/PPJ接口是RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換接頭，用來匹配便攜機(jī)通訊口與PCL通訊口。
中間繼電器控制系統(tǒng)，是由PLC程序控制的一組繼電器輸出接口，用來完成電機(jī)起停抽、聲光報(bào)警、指令定時(shí)擊發(fā)等一系列開關(guān)動(dòng)作。
信號(hào)監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)的核心組件，它包括電機(jī)電流、液面聲波等二次信號(hào)的調(diào)理、放大、濾波和PLC的A/D的數(shù)據(jù)采集。
一旦PLC將液面、電流信號(hào)處理完畢，PLC就采用12位的D/A輸出接口將這些信號(hào)分別送到數(shù)字顯示模塊中，顯示抽油井工作時(shí)的油井液面、電機(jī)電流等數(shù)據(jù)。又下達(dá)給控制執(zhí)行裝置(圖6)該裝置具有控制抽油機(jī)起停抽功能，其原理是利用PLC可編程控制器，在原手動(dòng)控制系統(tǒng)中并聯(lián)兩觸點(diǎn)，將PLC的I/O的接點(diǎn)接在1PK和2PK位置。主電路控制性能1DK不合閘，2DK合閘，1K扳向“運(yùn)行”側(cè)，PLC可編程控制器功能開關(guān)扳向STOP處，2PK觸點(diǎn)處于開路狀態(tài)，3K扳向“斷保護(hù)”側(cè)，按下QA，此時(shí)若接觸器JC吸合，說明主電源正常。程序控制自動(dòng)起抽1K扳向“停抽”使JC釋放，再扳向“運(yùn)行”側(cè)，PLC功能開關(guān)扳向“RUN”處，此時(shí)控制程序工作，PLC程序中設(shè)置的2PK觸點(diǎn)閉合。若SJ先吸合，經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí)(0.4--180S，自行調(diào)定)后，JC吸合，說明程序控制自動(dòng)功能正常。斷相保護(hù)的原理是PLC功能開關(guān)扳向“RUN”處，2PK觸點(diǎn)閉合，3K扳向“接保護(hù)”，1K上下重復(fù)扳一次，按QA鈕，此時(shí)JC吸合，經(jīng)8--12S后，自動(dòng)釋放，說明啟動(dòng)延時(shí)和斷相保護(hù)正常。
在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，抽油機(jī)電流過載保護(hù)由PLC程序設(shè)置門限值，門限值的大小由抽油機(jī)類型來確定，門限值的輸入通過便攜機(jī)的R232通訊口輸給PLC內(nèi)存。
正常運(yùn)行即需要讓抽油機(jī)工作，1DK、2DK均合閘，1K置“運(yùn)行”側(cè)，2DK由PLC功能開關(guān)確定自動(dòng)控制起停抽，3K置保護(hù)側(cè)，接QA后，即可正常運(yùn)轉(zhuǎn)(若2PK在“自動(dòng)”狀態(tài)下不按QA按鈕也能自動(dòng)起動(dòng))。1K扳向停機(jī)位置可停抽，1DK由PLC控制自動(dòng)停機(jī)，從而達(dá)到間開油井自動(dòng)起停監(jiān)控目的。
圖中1PK、2PK觸點(diǎn)是由PLC控制的觸點(diǎn)，而繼電器線圈是由PLC控制驅(qū)動(dòng)的線圈，H是電流傳感器。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是本裝置可在泵空或液擊發(fā)生以前，就可以自動(dòng)判斷出停抽時(shí)機(jī)；還可在油井液面恢復(fù)到給定要求后，能自動(dòng)判斷出起抽時(shí)機(jī)；自動(dòng)給出合理起停抽信號(hào)或自動(dòng)完成間開井起停抽操作；除此，自動(dòng)判斷的起停抽時(shí)機(jī)完全依據(jù)間開井的產(chǎn)液規(guī)律，無人為經(jīng)驗(yàn)因素；或根據(jù)不同的具體井況，自由設(shè)置監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔和起停抽液面等數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型由于及時(shí)開啟間開井，避免因間開井開啟不及時(shí)造成的產(chǎn)量損失和抽油機(jī)干抽，大大節(jié)約電源；也可避免液擊現(xiàn)象發(fā)生，防止抽油設(shè)備(機(jī)、桿、泵等)損壞；對(duì)于邊遠(yuǎn)井來說，可自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行間開措施，大大減小管理難度。
本實(shí)用新型由以下實(shí)施例給出
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
附圖1本實(shí)用新型的聲波發(fā)生結(jié)構(gòu)圖附圖2本實(shí)用新型主控裝置原理圖附圖6本實(shí)用新型自動(dòng)起停抽控制電路原理圖附圖7本實(shí)用新型工作流程圖一種間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控裝置；它是一個(gè)由數(shù)據(jù)采集裝置1、通過信號(hào)電纜插頭與主控裝置2聯(lián)結(jié)，控制機(jī)構(gòu)3又通過信號(hào)電纜與主控裝置相連結(jié)而成的裝置，(圖7)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集裝置是有一個(gè)電流傳感器14和聲波發(fā)生器15；主控裝置是由PLC可編程控制器為核心的一臺(tái)智能化控制裝置；控制機(jī)構(gòu)控制執(zhí)行裝置是利用PLC可編程序控制器在原手動(dòng)控制系統(tǒng)中并聯(lián)兩個(gè)觸點(diǎn)，又將PLC的I/O接點(diǎn)接在1DK和2PK位置所組成的電路裝置(圖6)。
上述中的電流傳感器的規(guī)格為測(cè)量范圍0-250A、過載保護(hù)電流＜2A，適用電機(jī)范圍17-55KW；聲波發(fā)生器是在殼體5里面有一個(gè)拉桿組件7，殼體外面設(shè)一微音器組件11、放氣電磁閥12、充氣電磁閥13、殼體里面還有一個(gè)電磁鐵6和壓力繼電器4(該聲波發(fā)生器為現(xiàn)技術(shù))。
主控裝置(圖2)包括一個(gè)PLC可編程控制器為核心、集信號(hào)監(jiān)測(cè)、程序控制為一體的智能化控制設(shè)備；在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了采集信號(hào)的檢測(cè)、信號(hào)處理、控制參數(shù)量及數(shù)據(jù)顯示，以及用便攜機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行編程通訊、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理裝置，其中PC/PPJ進(jìn)行編程通訊、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理裝置，其中PC/PPJ轉(zhuǎn)換器接口可用來匹配便攜機(jī)。(上述元器件及設(shè)備為現(xiàn)有技術(shù))。
控制執(zhí)行裝置(圖6)主電路包括兩個(gè)接點(diǎn)1PK、2PK可用來與PLC可編程序控制器相接，還配有閘刀1DK、2DK接觸器JC。數(shù)據(jù)采集接口由數(shù)據(jù)采集裝置收到的聲波、電流信號(hào)都必須通過模數(shù)轉(zhuǎn)器(圖未畫)轉(zhuǎn)換為適全PLC處理的數(shù)字量，這里采用了集成A/D轉(zhuǎn)換器完成這一工作。PLC可編程控制器和A/D口的采樣速度為25us，選用12位A/D口。
權(quán)利要求1.一種間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置，它是一個(gè)由數(shù)據(jù)采集裝置(1)、通過信號(hào)電纜插頭與主控裝置(2)聯(lián)結(jié)，控制機(jī)構(gòu)(3)又通過信號(hào)電纜與主控裝置連結(jié)而成的裝置；其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集裝置是有一個(gè)電流傳感器(14)和聲波發(fā)生器(15)；主控裝置是由PLC可編程序控制器為核心的一臺(tái)智能化控制器裝置；控制執(zhí)行裝置的是利用PLC可編程序控制器在原手動(dòng)控制系統(tǒng)中并聯(lián)兩個(gè)接觸點(diǎn)，將PLC的1/0接點(diǎn)接在IPK和2PK位置所組成的電路板上，上述電流傳感器規(guī)格為測(cè)量范圍0-25A、過載保護(hù)電流＜2A，聲波發(fā)生器是在殼體(5)里面有一個(gè)拉桿組件(7)殼體外面有一個(gè)微音器組件(11)、放氣電磁閥(12)、充氣電磁閥(13)，在殼體里邊還有一個(gè)電磁鐵(6)和壓力繼電器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間開油井起停自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置；其特征在于主控裝置包括一個(gè)可編程控制器為核心、集信號(hào)監(jiān)測(cè)、程序控制為一體的智能化控制設(shè)備，在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了采集信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、控制參數(shù)及數(shù)據(jù)顯示以及用便攜機(jī)對(duì)主控裝置的PLC可編程控制器進(jìn)行編程通訊、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理裝置；其中PC/PPJ轉(zhuǎn)接器接口可與便攜機(jī)匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置；其特征在于控制執(zhí)行裝置，主電路包括兩個(gè)接點(diǎn)1PK、2PK與PLC可編程序控制器相接，電路板上面還配有1DK、2DK接觸器JC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井起抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置；其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集接口是由數(shù)據(jù)采集裝置接收到的聲波、電流信號(hào)必須通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為適合單片機(jī)處理的數(shù)字量。
專利摘要一種間開油井起停抽自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制裝置;是由數(shù)據(jù)采集裝置、主控裝置、控制機(jī)構(gòu)三部分組成,該裝置是利用對(duì)油井液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置和電流傳感器對(duì)間開井環(huán)空液面和抽油機(jī)電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)、定時(shí)測(cè)試,再將測(cè)得數(shù)據(jù)傳送給主控裝置,該裝置根據(jù)已設(shè)定的合理起停抽液面,判斷油井起抽或停抽時(shí)機(jī),發(fā)出信號(hào)給操作人員,或利用執(zhí)行機(jī)構(gòu),進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)起停抽。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是可自動(dòng)判斷油井停抽時(shí)機(jī),在井內(nèi)液面達(dá)到要求時(shí)可自動(dòng)判斷抽油時(shí)機(jī)及時(shí)開啟油井,避免間開油井由于開啟不及時(shí)造成嚴(yán)重?fù)p失和抽油機(jī)干抽現(xiàn)象出現(xiàn)。
文檔編號(hào)G05D9/00GK2387569SQ98238759
公開日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月3日
發(fā)明者劉偉, 劉德鑄, 張靜 申請(qǐng)人:遼河石油勘探局鉆采工藝研究院