CN102169337B - 煤层气螺杆泵井监控系统 - Google Patents
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Abstract
煤层气螺杆泵井监控系统，包括：太阳能控制装置、传感器、多参数记录仪、电流互感器、电参数采集器、无线控制器、液面自动监测仪、中控计算机、便携式数据采集器、监测诊断软件。多参数记录仪通过电流互感器、电参数采集器可以测量螺杆泵井的电压、电流参数，并能够计算出有功功率、功率因数等其他电参数。在中控计算机中安装数据监测诊断软件，接收测试数据，形成数据库，对数据库中的各测试参数进行综合分析诊断，结合历史数据参数自动描绘出煤层气井各参数变化情况。所有参数数据历史记录曲线采用K线图形式表现，可以方便查看每一口井、每天、以及任意一段时间内的参数变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种采油工程采气技术领域，特别是一种应用于煤层气螺杆泵的日常管理与控制的自动监测煤层气螺杆泵井况的控制装置。
背景技术
目前煤层气井的采抽设备主要有两种：一种是有杆泵抽油机，另一种是螺杆泵。螺杆泵以其占地面积小，泵效高节能、一次性投资少等优点，特别适合煤层气含砂含气井况，已被大面积采用。但在煤层气领域对于螺杆泵井的日常管理工作，目前还没有一套行之有效的工作流程和管理办法。基本还停留在井有问题不能及时发现、发现问题不能准确诊断、不能及时有效的采取防范措施。因此，只能等到煤层气井发生故障，被动采取修井停井作业。由于管理不及时、缺少有效的测试设备而导致故障率偏高。另外，煤层气井场条件有限，大多采用气动机驱动，与油田和其它领域螺杆泵应用有着很大区别，当前还没有适合煤层气特点的螺杆泵井监控设备。
发明内容
为解决已有技术存在的问题，本发明提出一种采用太阳能供电，实时检测螺杆泵的扭矩和载荷轴向力的变化，系统每天及时、准确、全面的记录煤层气井的各种工作参数煤层气螺杆泵井监控系统，将测试数据利用无线数据传输到远程计算机中，利用计算机数据库软件进行分析管理，结合井的历史参数记录，及时发现煤层气井的异常工况，为生产管理、判断分析井况、修井作业、完善工艺技术提供可靠的依据，提高日常管理水平。
本发明解决已有技术存在的问题，采取的技术方案是：煤层气螺杆泵井监控系统，包括：太阳能控制装置、传感器、多参数记录仪、电流互感器、电参数采集器、无线控制器、液面自动监测仪、中控计算机、便携式数据采集器、监测诊断软件、太阳能控制装置外壳和多晶硅电池板，其特征在于：太阳能控制装置安装在螺杆泵螺杆的顶部，通过电缆与同样固定在螺杆泵螺杆上的传感器连接；多参数记录仪内部装有电流互感器、电参数采集器和无线控制器，螺杆泵的电源线从电流互感器中间穿过并连接电参数采集器；在螺杆泵井的气管线上安装煤层气表，通过总线或无线与多参数记录仪连接；在螺杆泵井的水管线上安装水表，通过总线或无线与多参数记录仪连接；在螺杆泵井的套管口安装液面自动监测仪，通过485总线或无线与多参数记录仪连接；多参数记录仪内的无线控制系统，用无线网络与远程中控计算机连接，在中控计算机上安装螺杆泵数据监测诊断软件；在太阳能控制装置的外壳的四个面上，并联装有四片太阳能多晶硅电池板。
本发明的有益效果是：通过对螺杆泵井各项参数的实时监测，可以及时掌握螺杆泵井的工作状态，及时调整工作参数，制定合理的工作制度，避免由于砂卡造成检泵，延长了检泵周期，减少问题井的修井作业时间，可以减少杆断脱井次，预防了烧泵、卡泵现象。实现螺杆泵井工况的在线监测、分析保护、参数预测及控制调整，保证螺杆泵井措施及时得当，该技术也能够保证螺杆泵井日常管理数据录取的可靠，为技术人员分析、诊断工况提供详细准确的过程数据。本系统做为螺杆泵井新型综合在线监控装置，采用模块化结构，各部件安装拆卸方便，易于维护。具有开放式接口，便于系统升级，兼容性好。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1中所示，煤层气螺杆泵井监控系统，包括：太阳能控制装置1、电缆2、传感器3、多参数记录仪4、电流互感器5、电参数采集器6、无线控制器7、煤层气表8、水表9、液面自动监测仪10、中控计算机11、便携式数据采集器12、监测诊断软件13、太阳能控制装置外壳14、螺杆泵螺杆15、多晶硅电池板16。
太阳能控制装置1安装在煤层气螺杆泵螺杆15的顶部，通过电缆2与同样固定在旋转光杆上的扭压传感器3连接，实时采集光杆的扭矩、轴向力负荷和光杆转速，由太阳能控制装置1内的控制电路处理后，通过无线方式发送到多参数记录仪4中。
多参数记录仪4内部装有电流互感器5、电参数采集器6、无线控制器7，螺杆泵的电源线从电流互感器5中间穿过并连接电参数采集器6。在螺杆泵井的气管线上安装煤层气表8，通过485总线或无线与多参数记录仪4连接；在螺杆泵井的水管线上安装水表9，通过485总线或无线与多参数记录仪4连接；在螺杆泵井的套管口安装液面自动监测仪10，监测井下的水位深度和套管内气体压力，通过485总线或无线与多参数记录仪4连接；多参数记录仪内的无线控制系统利用现有的无线网络资源，与远程中控计算机11交换数据，在中控计算机11上安装螺杆泵数据监测诊断软件13。管理各井的测试数据，分析各井工作状况。当无线网络出现问题时，可以通过巡井工携带便携式数据采集器12，将螺杆泵井的各种测试数据及时采集，然后回放到中控室计算机11内。
利用四片太阳能多晶硅电池板16并联，固定在太阳能控制装置外壳14的四个面上，保证设备在旋转过程中至少有一个面能够接受阳光照射，确保充电效率。由于螺杆泵螺杆一直在旋转，其它方法都无法保证传感器3能连续可靠 工作，利用太阳能供电可以保证传感器3能够实时监测螺杆的扭矩、载荷、转速等工作状态，通过无线网络可以时时在线检测，达到永不停机。
多参数记录仪4安装在螺杆泵控制柜旁，具有测量和控制两种功能。通过电流互感器5、电参数采集器6可以测量螺杆泵井的电压、电流参数，并能够计算出有功功率、功率因数等其他电参数。螺杆泵井的产气量和产水量采用市场上的成品气、水流量仪表，通过485总线或无线与多参数记录仪连接。动液面测量设备选用XS系列液面自动监测仪，监测井下的水位深度和套管内气体压力。控制功能主要是实时无线接收现场扭压、流量、压力、液面深度等传感器3的测试参数，存储测试数据，接收无线远程控制命令，将测试数据通过无线传输至中控室计算机11内，可根据指令控制螺杆泵井的启停。当无线网络传输出现问题时，可以通过巡井工携带便携式数据采集器12，巡查时将螺杆泵井的各种测试数据及时采集，然后回放到中控室计算机内。
在中控计算机中11安装数据监测诊断软件13，由于接收测试数据，形成数据库，对数据库中的各测试参数进行综合分析诊断，结合历史数据参数自动描绘出煤层气井各参数变化情况。所有参数数据历史记录曲线采用K线图形式表现，可以方便查看每一口井、每天、以及任意一段时间内的参数变化情况。
Claims (2)
1.煤层气螺杆泵井监控系统，包括：太阳能控制装置、传感器、多参数记录仪、电流互感器、电参数采集器、无线控制系统、液面自动监测仪、中控计算机、便携式数据采集器、监测诊断软件、太阳能控制装置的外壳和多晶硅电池板，其特征在于：太阳能控制装置(1)安装在螺杆泵旋转杆(15)的顶部，通过电缆(2)与同样固定在螺杆泵旋转杆(15)上的传感器(3)连接；多参数记录仪(4)内部装有电流互感器(5)、电参数采集器(6)和无线控制系统(7)，螺杆泵的电源线从电流互感器(5)中间穿过并连接电参数采集器；在螺杆泵井的气管线上安装煤层气表(8)，通过总线或无线与多参数记录仪(4)连接；在螺杆泵井的水管线上安装水表(9)，通过总线或无线与多参数记录仪(4)连接；在螺杆泵井的套管口安装液面自动监测仪(10)，通过总线或无线与多参数记录仪(4)连接；多参数记录仪内的无线控制系统，用无线网络与远程中控计算机(11)连接，在中控计算机(11)上安装螺杆泵数据监测诊断软件(13)。
2.根据权利要求1所述的煤层气螺杆泵井监控系统，其特征在于：在太阳能控制装置的外壳(14)的四个面上，并联装有四片太阳能多晶硅电池板(16)。
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