專利名稱：抽油機沖次調(diào)整裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油天然氣開采技術領域，尤其涉及一種石油天然氣的抽油機沖次調(diào)
整裝置。
背景技術：
目前，國內(nèi)油田集中的矛盾是低產(chǎn)油井數(shù)量多。在既有的抽油機采油工作參數(shù)組合下，“空抽”和“干抽”現(xiàn)象普遍存在，泵效和系統(tǒng)效率均偏低，噸液耗電量居高不下。一直以來，為消弭“空抽”和“干抽”現(xiàn)象，提高泵效和系統(tǒng)效率，降低噸液耗電量，實現(xiàn)低碳油田開發(fā)，采取了諸多技術措施，取得了一定的成效。但是這些技術又各自存在一定的缺陷。目前常用的有三種方式第一種通過改進抽油機和抽油泵設備，開發(fā)了相應的短沖程、低沖次抽油機，小泵徑抽油泵?？烧w性地提高泵效和系統(tǒng)效率和降低噸液耗電量，部分消弭“空抽”和“干抽”現(xiàn)象，但是針對具體的油井及其日產(chǎn)液量，抽油機的工作參數(shù)還是無法調(diào)整至最佳工況。第二種通過在井筒內(nèi)安裝油液動液面高度監(jiān)測儀，據(jù)此調(diào)整抽油機的工作參數(shù)或工作制度。但是，動液面高度檢測儀的精度都不足以作為沖次調(diào)節(jié)的判據(jù)。第三種通過應用電機變頻調(diào)速技術，擴大抽油機采油系統(tǒng)的產(chǎn)液量適應范圍。但是針對具體的油井，其日產(chǎn)液量無法直接的準確判斷，關鍵是原油屬于水、氣、油的多相流， 目前沒有適合的流量計準確判斷流量，因此，抽油機的工作沖次調(diào)節(jié)無據(jù)可依。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抽油機的沖次調(diào)整裝置，以針對具體的油井及其日產(chǎn)液量，準確判定最大日產(chǎn)液量下的抽油機的最小工作沖次，并據(jù)此調(diào)節(jié)抽油機的工作沖次。本發(fā)明實施例提供一種抽油機沖次調(diào)整裝置，包括功圖量油單元，用于采集油井數(shù)據(jù)并根據(jù)油井參數(shù)對油井數(shù)據(jù)進行處理獲得油井的泵效和產(chǎn)液量；沖次調(diào)節(jié)單片機，與所述功圖量油單元連接，用于根據(jù)所述油井的泵效和產(chǎn)液量判斷獲得抽油機的最小工作沖次數(shù)據(jù)；變頻器，與所述沖次調(diào)節(jié)單片機連接，用于根據(jù)所述最小工作沖次數(shù)據(jù)調(diào)整抽油機的電動機的工作頻率。其中，功圖量油單元包括信號采集模塊，用于采集油井數(shù)據(jù)；油井參數(shù)輸入模塊，用于輸入油井參數(shù)；數(shù)據(jù)分析處理模塊，通過有線或無線方式與所述信號采集模塊、油井參數(shù)輸入模塊連接，根據(jù)油井數(shù)據(jù)和油井參數(shù)分析處理后獲得泵效和產(chǎn)液量。信號采集模塊安裝在抽油機上，包括載荷傳感器和位移傳感器，載荷傳感器和位移傳感器分別用于采集油井載荷數(shù)據(jù)和光桿位移數(shù)據(jù)。沖次調(diào)節(jié)單片機根據(jù)油井的泵效和產(chǎn)液量進行聯(lián)合與判斷，判斷公式為I (Qm-Q1)/(Qm + Q1VlOO \< ε,.且
|(/ !+1-Α)/(/ !+1+Α)*ιοο|<ε2.其中，Qi為第i次監(jiān)測獲得的產(chǎn)液量，β i為第i次監(jiān)測獲得的泵效，ε ！為產(chǎn)液量閾值，ε 2為泵效閾值。此外還包括，繼電控制單元，與所述變頻器相連接，用于為變頻器提供電源和安全保護；通訊模塊，以無線或有線方式與所述功圖量油單元、沖次調(diào)節(jié)單片機、變頻器及后臺控制中心相連接，用以實現(xiàn)所述功圖量油單元、沖次調(diào)節(jié)單片機及變頻器與后臺控制中心之間的信息傳遞。本申請?zhí)峁┑某橛蜋C沖次調(diào)整裝置可以根據(jù)具體油井的日產(chǎn)液量對工作沖次進行精確調(diào)節(jié)，此外抽油機沖次調(diào)節(jié)完全實現(xiàn)數(shù)字化，可遠程控制，無需人工現(xiàn)場操作，具有實時響應和沖次調(diào)節(jié)精度高的特點，并能實時監(jiān)測抽油機工況降低了機采系統(tǒng)的故障率。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中圖1為本發(fā)明第一實施例的抽油機沖次調(diào)整裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。如圖1所示，本實施例提供的抽油機沖次調(diào)整裝置包括功圖量油單元110，用于采集油井數(shù)據(jù)并根據(jù)油井參數(shù)對油井數(shù)據(jù)進行處理獲得油井的泵效和產(chǎn)液量；沖次調(diào)節(jié)單片機130，用于根據(jù)功圖量油單元110分析獲得的數(shù)據(jù)判斷獲得最大日產(chǎn)液量下的抽油機的最小工作沖次數(shù)據(jù)；變頻器140 ；用于根據(jù)最小工作沖次數(shù)據(jù)調(diào)整抽油機的電動機的工作頻率；繼電控制單元150，與所述變頻器140相連接，用于為變頻器140提供電源和安全保護。功圖量油單元110聯(lián)合油井井身參數(shù)、桿管組合參數(shù)和油液物性等，經(jīng)過分析處理后，可以獲得地面示功圖、泵功圖等圖形文件，泵效、產(chǎn)液量等數(shù)據(jù)和顯示整個機械采油系統(tǒng)是否正常工作并顯示故障類型、診斷處理等邏輯數(shù)據(jù)。功圖量油單元110包括信號采集模塊111、油井參數(shù)輸入模塊112和數(shù)據(jù)分析處理模塊113。其中信號采集模塊111安裝在抽油機上，包括載荷傳感器1111和位移傳感器1112，用于采集油井載荷數(shù)據(jù)和光桿位移數(shù)據(jù)。信號采集模塊111可以通過有線或無線的方式，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析處理模塊113，數(shù)據(jù)分析處理模塊113結合油井參數(shù)輸入模塊112輸入的油井參數(shù)進行分析處理后獲得泵效(表征抽油泵工作效率的指標)、產(chǎn)液量(表征油井日產(chǎn)液量的指標)等必需的數(shù)據(jù)。經(jīng)由數(shù)據(jù)線將上述處理后獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到?jīng)_次調(diào)節(jié)單片機130，沖次調(diào)節(jié)單片機130根據(jù)接收到的泵效和產(chǎn)液量數(shù)據(jù)判斷判據(jù)是否成立，控制進行沖次調(diào)節(jié)程序的循環(huán)處理或退出沖次調(diào)節(jié)程序。其中，
產(chǎn)液量Q和泵效β聯(lián)合與判據(jù)為|(&.+1-&.)/(&.+1 + &.)*100|《&，ε丨為一設定的產(chǎn)液量閾值(正數(shù))；+ε 2 為一設定的泵效閾值(正數(shù))。當判據(jù)不成立時，功圖量油單元110采集新的載荷、位移數(shù)據(jù)并處理獲得的新的泵效和產(chǎn)液量數(shù)據(jù)，沖次調(diào)節(jié)單片機130再根據(jù)接收到的新泵效和產(chǎn)液量數(shù)據(jù)判斷，形成一個閉環(huán)循環(huán)控制，如此循環(huán)往復，自動尋找最佳沖次。當判據(jù)成立時，沖次調(diào)節(jié)單片機130 退出抽油機工作沖次判定與調(diào)節(jié)程序，獲得并保存當前的最大日產(chǎn)液量下的抽油機的最小工作沖次數(shù)據(jù)。總體上，由產(chǎn)液量Q和泵效β為判據(jù)，尋找使產(chǎn)液量達到極大值和泵效達到極大值的沖次。只要不退出循環(huán)程序，就認為還沒有找到最小的沖次，一旦退出循環(huán)程序， 就認為此時的沖次就是當前的最小沖次。此外，最小沖次不是一成不變的，當油井液量發(fā)生變化時，會尋找新的最小沖次。當確定最小工作沖次數(shù)據(jù)后，沖次調(diào)節(jié)單片機130向變頻器140發(fā)送改變頻率指令，其中包含最小工作沖次數(shù)據(jù)。變頻器140接收到該指令后，改變電動機的工作頻率，使電動機按照最小工作沖次運轉(zhuǎn)，驅(qū)動抽油機1工作。如此周而復始，本實施例提供的抽油機沖次調(diào)整裝置能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機實時工作在最佳沖次工況，實現(xiàn)低碳采油目的。數(shù)據(jù)分析處理模塊113還可以提供地面示功圖、泵功圖、產(chǎn)液量、泵充滿度的數(shù)據(jù)和圖形文件，顯示整個機械采油系統(tǒng)是否正常工作并顯示故障類型和診斷處理等邏輯數(shù)據(jù)。此外，本實施例還可以包括通訊模塊120，以無線或有線方式與所述功圖量油單元 110、沖次調(diào)節(jié)單片機130、變頻器140及后臺控制中心相連接，用以實現(xiàn)所述功圖量油單元 110、沖次調(diào)節(jié)單片機130及變頻器140與后臺控制中心之間的信息傳遞。本申請?zhí)峁┑某橛蜋C沖次調(diào)整裝置可以根據(jù)具體油井的日產(chǎn)液量對工作沖次進行精確調(diào)節(jié)，此外抽油機沖次調(diào)節(jié)完全實現(xiàn)數(shù)字化，可遠程控制，無需人工現(xiàn)場操作，具有實時響應和沖次調(diào)節(jié)精度高的特點，并能實時監(jiān)測抽油機工況降低了機采系統(tǒng)的故障率。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，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，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置包括功圖量油單元，用于采集油井數(shù)據(jù)并根據(jù)油井參數(shù)對油井數(shù)據(jù)進行處理獲得油井的泵效和產(chǎn)液量；沖次調(diào)節(jié)單片機，與所述功圖量油單元連接，用于根據(jù)所述油井的泵效和產(chǎn)液量判斷獲得抽油機的最小工作沖次數(shù)據(jù)；變頻器，與所述沖次調(diào)節(jié)單片機連接，用于根據(jù)所述最小工作沖次數(shù)據(jù)調(diào)整抽油機的電動機的工作頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于，所述功圖量油單元包括信號采集模塊，用于采集所述油井數(shù)據(jù)；油井參數(shù)輸入模塊，用于輸入所述油井參數(shù)；數(shù)據(jù)分析處理模塊，通過有線或無線方式與所述信號采集模塊、油井參數(shù)輸入模塊連接，根據(jù)所述油井數(shù)據(jù)和所述油井參數(shù)分析處理后獲得泵效和產(chǎn)液量。
3.根據(jù)權利要求2所述的抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于所述信號采集模塊安裝在抽油機上，包括載荷傳感器和位移傳感器，所述載荷傳感器和位移傳感器分別用于采集油井載荷數(shù)據(jù)和光桿位移數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于所述沖次調(diào)節(jié)單片機根據(jù)所述油井的泵效和產(chǎn)液量進行聯(lián)合與判斷，判斷公式為
5.根據(jù)權利要求1所述的抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于，還包括繼電控制單元，與所述變頻器相連接，用于為所述變頻器提供電源和安全保護。
6.根據(jù)權利要求1所述的抽油機沖次調(diào)整裝置，其特征在于，還包括通訊模塊，以無線或有線方式與所述功圖量油單元、沖次調(diào)節(jié)單片機、變頻器及后臺控制中心相連接，用以實現(xiàn)所述功圖量油單元、沖次調(diào)節(jié)整單片機及變頻器與后臺控制中心之間的信息傳遞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抽油機沖次調(diào)整裝置，包括功圖量油單元，用于采集油井數(shù)據(jù)并根據(jù)油井參數(shù)對油井數(shù)據(jù)進行處理獲得油井的泵效和產(chǎn)液量；沖次調(diào)節(jié)單片機，與所述功圖量油單元連接，用于根據(jù)所述油井的泵效和產(chǎn)液量判斷獲得抽油機的最小工作沖次數(shù)據(jù)；變頻器，與所述沖次調(diào)節(jié)單片機連接，用于根據(jù)所述最小工作沖次數(shù)據(jù)調(diào)整抽油機的電動機的工作頻率。本發(fā)明可以根據(jù)具體油井的日產(chǎn)液量對工作沖次進行精確調(diào)節(jié)，此外抽油機沖次調(diào)節(jié)完全實現(xiàn)數(shù)字化，可遠程控制，無需人工現(xiàn)場操作，具有實時響應和沖次調(diào)節(jié)精度高的特點，并能實時監(jiān)測抽油機工況，降低了機采系統(tǒng)的故障率。
文檔編號H02P27/04GK102213084SQ201110133790
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權日2011年5月23日
發(fā)明者侯軍, 尤小榮, 曾亞勤, 李明江, 李海東, 李紅才, 楊瑞, 甘慶明, 白文雄, 秦德福, 許敏, 辛宏 申請人:中國石油天然氣股份有限公司