CN201535241U - 有杆泵抽油井抽空控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有杆泵抽油井抽空控制器。它包括数据采集单元、数据处理单元、诊断控制单元和电机控制单元；其中，数据采集单元中具有载荷传感器和位移传感器，载荷传感器和位移传感器安装在抽油机的待测部位之上；数据处理单元一方面与数据采集单元进行连接，另一方面与诊断控制单元相连接；数据采集单元和诊断控制单元分别与电机控制单元相连接。本抽空控制器通过采集油井示功图数据来判断抽油泵充满系数，在抽油泵充满系数低于设定值时即停止运行，从而减少了抽油机运行时间，保证抽油机在较高系统效率状态下运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油井抽空控制器，尤其涉及一种针对有杆泵抽油井的抽空控制器，属于石油开采技术领域。
背景技术
当前，我国的大部分老油田都已进入开发后期，主要生产区块和机械抽油井的产量发生严重递减，造成井底供液和机械举升的不协调。由此产生不必要的能量消耗，并造成频繁的机械失效。在老油田中，存在大量进入采油中后期的游梁式抽油机井，由于地层压力不断降低，在油层近井油藏低于泡点压力后，形成气液两相区，渗流机制发生很大改变。对于油层原油粘度较大、需要采取蒸汽注入来补充能量和降粘的油藏，当注采轮次达到8次以上时，其注采周期不断缩短，采注比也不断减小。按照油井生产初期和注采前期所设计的泵抽参数由协调的供排关系逐渐被非协调的供排关系所代替并不断恶化，因此相应的开采技术也需要随之进行改变。
抽空控制技术是一种针对进入中后期的老油田的间歇开采技术。通过现代电子和计算机技术进行科学的抽空控制操作，可以大幅度减少能量消耗，并且能保证油井的长期生产，对国家的能源安全具有十分重要的意义。
在专利号为ZL 03214448.2的中国实用新型专利中，公开了一种油井抽空控制装置，包括电控箱、单流阀和转换开关，其单流阀包括外管、安装于外管中的阀座、阀芯、连接在阀芯上的位移杆、安装在位移杆上的弹簧、螺母及密封件，转换开关安装于外管中的绝缘体上，与位移杆相连接。该实用新型可自动监测油层的供液情况，并根据供液情况自动停止抽油机的运转和启动抽油机，从而有效节约了能源，减少了机、杆、泵的机械磨损，延长了使用寿命。
另外，在申请号为200810047876.6的中国发明专利申请中，介绍了一种有杆泵抽油机抽油控制方法及其系统。该方法通过采集抽油机悬点载荷和位移数据生成地面示功图，由波动方程计算得出地下泵功图；根据泵功图图形特征，应用模糊逻辑进行游动阀漏失等泵工况分析及控制：若有严重故障则停机待检，否则根据分析得出的泵充满程度调整运行参数，若符合“间抽”条件则计算或调整停抽时间进行“间抽”控制，否则根据泵充满程度计算新的冲次参数。采用该方法的ARM嵌入式抽油控制器，可将泵功图诊断和实时抽油控制结合起来，实现故障保护、停抽、“间抽”或冲次参数调整，可显著提高工作效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种有杆泵抽油井抽空控制器(简称为抽空控制器)。该抽空控制器通过提高抽油泵充满系数的方式达到提高油井机采效率的目的。
为实现上述的目的，本实用新型采用下述的技术方案：
一种有杆泵抽油井抽空控制器，其特征在于：
所述有杆泵抽油井抽空控制器包括数据采集单元、数据处理单元、诊断控制单元和电机控制单元；其中，
所述数据采集单元中具有载荷传感器和位移传感器，所述载荷传感器和所述位移传感器安装在抽油机的待测部位之上；
所述数据处理单元一方面与所述数据采集单元进行连接，另一方面与所述诊断控制单元相连接；
所述数据采集单元和所述诊断控制单元分别与所述电机控制单元相连接。
其中，所述诊断控制单元内置微处理器，并具有由显示屏、按键组成的人机操作界面。
所述数据采集单元中还具有电流传感器、液位传感器和连杆滑脱传感器。
本抽空控制器采用高精度、长寿命的传感器，通过采集油井示功图数据来判断抽油泵充满系数，在抽油泵充满系数低于设定值时即停止运行，从而减少了抽油机运行时间，保证抽油机在较高系统效率状态下运行。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
图1为本有杆泵抽油井抽空控制器的使用状态示意图；
图2为组成本有杆泵抽油井抽空控制器的各功能模块的连接示意图；
图3为本有杆泵抽油井抽空控制器的外部连接关系示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所提供的有杆泵抽油井抽空控制器设置在抽油机的旁边，通过多种线缆与抽油机进行连接，以便对抽油泵的抽空操作进行控制。该抽空控制器设置有天线，以便与油井的SCADA(数据采集与监视控制)系统进行无线通信。
如图2所示，该抽空控制器由数据采集单元、数据处理单元、诊断控制单元和电机控制单元组成。其中数据采集单元至少包括载荷传感器和位移传感器，还可以包括其它的传感器如电流传感器、液位传感器和连杆滑脱传感器等。这些传感器安装在抽油机的各待测部位之上。
数据采集单元通过各传感器采集井场安全、光杆冲程、光杆载荷、管压套压、电机电流等信号。根据油田现场的数据采集经验，该数据采集单元必须具备12bit的分辨率，采样速度应该在每秒200个事件以上。数据处理单元一方面与数据采集单元进行连接，以便获取数据采集单元所获取的信号；另一方面与诊断控制单元相连接，以便将处理后的数据送入诊断控制单元进行进一步的分析。
诊断控制单元是整个抽空控制器的核心功能组件。它内置微处理器(或单片机)，并具有由显示屏、按键等组成的人机操作界面，能够对多种故障实施保护，如电机过热保护、人畜接近保护、连杆滑脱保护等。该诊断控制单元可以与外部的高端计算机进行连接，以便实现更复杂的运算处理功能。另外，诊断控制单元通过天线与油田的SCADA(数据采集与监视控制)系统进行无线连接，以便及时获取该系统所发出的操作指令。
上述的数据采集单元和诊断控制单元分别与电机控制单元相连接，该电机控制单元直接控制抽油泵中电机的运行。
如图3所示，本抽空控制器分别连接位移传感器、载荷传感器、、电流传感器、液位传感器和连杆滑脱传感器等。其中载荷传感器的作用在于将油井实际的载荷量转换成标准的信号0～5V，以便输入到诊断控制单元中。位移传感器将实际的位移量变成标准的0～5V的电信号，并将其传送到诊断控制单元中。为了保证测量的准确性和精度，本抽空控制器采用的都是寿命达千万次的高精度传感器，并具有瞬态过电压保护，以防止雷电和电网造成的电涌破坏。
本抽空控制器中可以安装语音提示单元，以便及时对各传感器所采集的异常信号进行语音报警，通知巡井人员。另外，利用天线发射报警信号，并由外置的故障报警提示系统进行接受，可以在更大范围内实现对异常信号的报警提示，特别适合油田等野外工作环境。
本抽空控制器通过采集油井示功图数据来判断抽油泵充满系数，在抽油泵充满系数低于设定值时即停止运行，从而能够保证抽油泵的充满程度，减少抽油机运行时间，保证抽油机在较高系统效率状态下运行。该抽空控制器还可以通过各传感器监控生产系统在生产过程中的偶然事件。对于以杆、管、泵和地面机械驱动设备为基础的油田生产系统而言，机械损伤和失效往往发生在不确定的偶然时间，如抽油杆系的断脱，卡泵、阀和油管的泄漏等。如果不及时发现和处理，会造成油气生产的损失和机械维修费用的增加。对这些机械偶然事件的实时监控和及时处置是保证游梁式抽油机井安全有效工作的重要环节之一。
上面对本有杆泵抽油井抽空控制器进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (3)
1.一种有杆泵抽油井抽空控制器，其特征在于：
所述有杆泵抽油井抽空控制器包括数据采集单元、数据处理单元、诊断控制单元和电机控制单元；其中，
所述数据采集单元中具有载荷传感器和位移传感器，所述载荷传感器和所述位移传感器安装在抽油机的待测部位之上；
所述数据处理单元一方面与所述数据采集单元进行连接，另一方面与所述诊断控制单元相连接；
所述数据采集单元和所述诊断控制单元分别与所述电机控制单元相连接。
2.如权利要求1所述的有杆泵抽油井抽空控制器，其特征在于：
所述诊断控制单元内置微处理器，并具有由显示屏、按键组成的人机操作界面。
3.如权利要求1所述的有杆泵抽油井抽空控制器，其特征在于：
所述数据采集单元中还具有电流传感器、液位传感器和连杆滑脱传感器。
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