CN102213084B - 抽油机冲次调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抽油机冲次调整装置，包括：功图量油单元，用于采集油井数据并根据油井参数对油井数据进行处理获得油井的泵效和产液量；冲次调节单片机，与所述功图量油单元连接，用于根据所述油井的泵效和产液量判断获得抽油机的最小工作冲次数据；变频器，与所述冲次调节单片机连接，用于根据所述最小工作冲次数据调整抽油机的电动机的工作频率。本发明可以根据具体油井的日产液量对工作冲次进行精确调节，此外抽油机冲次调节完全实现数字化，可远程控制，无需人工现场操作，具有实时响应和冲次调节精度高的特点，并能实时监测抽油机工况，降低了机采系统的故障率。

Description

抽油机冲次调整装置

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种石油天然气的抽油机冲次调整装置。

背景技术

目前，国内油田集中的矛盾是低产油井数量多。在既有的抽油机采油工作参数组合下，“空抽”和“干抽”现象普遍存在，泵效和系统效率均偏低，吨液耗电量居高不下。一直以来，为消弭“空抽”和“干抽”现象，提高泵效和系统效率，降低吨液耗电量，实现低碳油田开发，采取了诸多技术措施，取得了一定的成效。但是这些技术又各自存在一定的缺陷。目前常用的有三种方式：

第一种：通过改进抽油机和抽油泵设备，开发了相应的短冲程、低冲次抽油机，小泵径抽油泵。可整体性地提高泵效和系统效率和降低吨液耗电量，部分消弭“空抽”和“干抽”现象，但是针对具体的油井及其日产液量，抽油机的工作参数还是无法调整至最佳工况。

第二种：通过在井筒内安装油液动液面高度监测仪，据此调整抽油机的工作参数或工作制度。但是，动液面高度检测仪的精度都不足以作为冲次调节的判据。

第三种：通过应用电机变频调速技术，扩大抽油机采油系统的产液量适应范围。但是针对具体的油井，其日产液量无法直接的准确判断，关键是原油属于水、气、油的多相流，目前没有适合的流量计准确判断流量，因此，抽油机的工作冲次调节无据可依。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抽油机的冲次调整装置，以针对具体的油井及其日产液量，准确判定最大日产液量下的抽油机的最小工作冲次，并据此调节抽油机的工作冲次。

本发明实施例提供一种抽油机冲次调整装置，包括：功图量油单元，用于采集油井数据并根据油井参数对油井数据进行处理获得油井的泵效和产液量；冲次调节单片机，与所述功图量油单元连接，用于根据所述油井的泵效和产液量判断获得抽油机的最小工作冲次数据；变频器，与所述冲次调节单片机连接，用于根据所述最小工作冲次数据调整抽油机的电动机的工作频率。

其中，功图量油单元包括：信号采集模块，用于采集油井数据；油井参数输入模块，用于输入油井参数；数据分析处理模块，通过有线或无线方式与所述信号采集模块、油井参数输入模块连接，根据油井数据和油井参数分析处理后获得泵效和产液量。

信号采集模块安装在抽油机上，包括载荷传感器和位移传感器，载荷传感器和位移传感器分别用于采集油井载荷数据和光杆位移数据。

冲次调节单片机根据油井的泵效和产液量进行联合与判断，判断公式为：

$|({\stackrel{\‾}{Q}}_{i+1}-{\stackrel{\‾}{Q}}_i)/({\stackrel{\‾}{Q}}_{i+1}+{\stackrel{\‾}{Q}}_i)*100|\≤{\mathrm{\ϵ}}_1;$ 且

$|({\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{i+1}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i)/({\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{i+1}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i)*100|\≤{\mathrm{\ϵ}}_2;$

其中，Q_i为第i次监测获得的产液量，βi为第i次监测获得的泵效，ε₁为产液量阈值，ε₂为泵效阈值。

此外还包括，继电控制单元，与所述变频器相连接，用于为变频器提供电源和安全保护；通讯模块，以无线或有线方式与所述功图量油单元、冲次调节单片机、变频器及后台控制中心相连接，用以实现所述功图量油单元、冲次调节单片机及变频器与后台控制中心之间的信息传递。

本申请提供的抽油机冲次调整装置可以根据具体油井的日产液量对工作冲次进行精确调节，此外抽油机冲次调节完全实现数字化，可远程控制，无需人工现场操作，具有实时响应和冲次调节精度高的特点，并能实时监测抽油机工况降低了机采系统的故障率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明第一实施例的抽油机冲次调整装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本实施例提供的抽油机冲次调整装置包括：

功图量油单元110，用于采集油井数据并根据油井参数对油井数据进行处理获得油井的泵效和产液量；

冲次调节单片机130，用于根据功图量油单元110分析获得的数据判断获得最大日产液量下的抽油机的最小工作冲次数据；

变频器140；用于根据最小工作冲次数据调整抽油机的电动机的工作频率；

继电控制单元150，与所述变频器140相连接，用于为变频器140提供电源和安全保护。

功图量油单元110联合油井井身参数、杆管组合参数和油液物性等，经过分析处理后，可以获得地面示功图、泵功图等图形文件，泵效、产液量等数据和显示整个机械采油系统是否正常工作并显示故障类型、诊断处理等逻辑数据。功图量油单元110包括信号采集模块111、油井参数输入模块112和数据分析处理模块113。其中信号采集模块111安装在抽油机上，包括载荷传感器1111和位移传感器1112，用于采集油井载荷数据和光杆位移数据。信号采集模块111可以通过有线或无线的方式，将采集的数据传输到数据分析处理模块113，数据分析处理模块113结合油井参数输入模块112输入的油井参数进行分析处理后获得泵效(表征抽油泵工作效率的指标)、产液量(表征油井日产液量的指标)等必需的数据。经由数据线将上述处理后获得的数据发送到冲次调节单片机130，冲次调节单片机130根据接收到的泵效和产液量数据判断判据是否成立，控制进行冲次调节程序的循环处理或退出冲次调节程序。其中，

产液量Q和泵效β联合与判据为：

ε₁为一设定的产液量阈值(正数)；

ε₂为一设定的泵效阈值(正数)。

当判据不成立时，功图量油单元110采集新的载荷、位移数据并处理获得的新的泵效和产液量数据，冲次调节单片机130再根据接收到的新泵效和产液量数据判断，形成一个闭环循环控制，如此循环往复，自动寻找最佳冲次。当判据成立时，冲次调节单片机130退出抽油机工作冲次判定与调节程序，获得并保存当前的最大日产液量下的抽油机的最小工作冲次数据。总体上，由产液量Q和泵效β为判据，寻找使产液量达到极大值和泵效达到极大值的冲次。只要不退出循环程序，就认为还没有找到最小的冲次，一旦退出循环程序，就认为此时的冲次就是当前的最小冲次。此外，最小冲次不是一成不变的，当油井液量发生变化时，会寻找新的最小冲次。

当确定最小工作冲次数据后，冲次调节单片机130向变频器140发送改变频率指令，其中包含最小工作冲次数据。变频器140接收到该指令后，改变电动机的工作频率，使电动机按照最小工作冲次运转，驱动抽油机1工作。如此周而复始，本实施例提供的抽油机冲次调整装置能够实现抽油机实时工作在最佳冲次工况，实现低碳采油目的。

数据分析处理模块113还可以提供地面示功图、泵功图、产液量、泵充满度的数据和图形文件，显示整个机械采油系统是否正常工作并显示故障类型和诊断处理等逻辑数据。

此外，本实施例还可以包括通讯模块120，以无线或有线方式与所述功图量油单元110、冲次调节单片机130、变频器140及后台控制中心相连接，用以实现所述功图量油单元110、冲次调节单片机130及变频器140与后台控制中心之间的信息传递。

本申请提供的抽油机冲次调整装置可以根据具体油井的日产液量对工作冲次进行精确调节，此外抽油机冲次调节完全实现数字化，可远程控制，无需人工现场操作，具有实时响应和冲次调节精度高的特点，并能实时监测抽油机工况降低了机采系统的故障率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抽油机冲次调整装置，其特征在于，该装置包括：

功图量油单元，用于采集油井数据并根据油井参数对油井数据进行处理获得油井的泵效和产液量；

冲次调节单片机，与所述功图量油单元连接，用于根据所述油井的泵效和产液量判断获得抽油机的最小工作冲次数据；

变频器，与所述冲次调节单片机连接，用于根据所述最小工作冲次数据调整抽油机的电动机的工作频率；其中，

所述冲次调节单片机根据所述油井的泵效和产液量进行联合与判断，判断公式为：

$|({\stackrel{\‾}{Q}}_{i+1}-{\stackrel{\‾}{Q}}_i)/({\stackrel{\‾}{Q}}_{i+1}+{\stackrel{\‾}{Q}}_i)*100|\≤{\mathrm{\ϵ}}_1;$ 且

$|({\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{i+1}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i)/({\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{i+1}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i)*100|\≤{\mathrm{\ϵ}}_2;$

其中，Q_i为第i次监测获得的产液量，β_i为第i次监测获得的泵效，ε₁为产液量阈值，ε₂为泵效阈值。

2.根据权利要求1所述的抽油机冲次调整装置，其特征在于，所述功图量油单元包括：

信号采集模块，用于采集所述油井数据；

油井参数输入模块，用于输入所述油井参数；

数据分析处理模块，通过有线或无线方式与所述信号采集模块、油井参数输入模块连接，根据所述油井数据和所述油井参数分析处理后获得泵效和产液量。

3.根据权利要求2所述的抽油机冲次调整装置，其特征在于：所述信号采集模块安装在抽油机上，包括载荷传感器和位移传感器，所述载荷传感器和位移传感器分别用于采集油井载荷数据和光杆位移数据。

4.根据权利要求1所述的抽油机冲次调整装置，其特征在于，还包括：

继电控制单元，与所述变频器相连接，用于为所述变频器提供电源和安全保护。

5.根据权利要求1所述的抽油机冲次调整装置，其特征在于，还包括：

通讯模块，以无线或有线方式与所述功图量油单元、冲次调节单片机、变频器及后台控制中心相连接，用以实现所述功图量油单元、冲次调节整单片机及变频器与后台控制中心之间的信息传递。