CN102587861A - 抽油井电加热自动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽油井电加热系统的自动控制系统及方法，该系统包括：抽油机悬点载荷信号采集装置，用于测量抽油井中由抽油杆柱的下行阻力生成的抽油机悬点载荷值，根据抽油机悬点载荷值生成载荷信号；控制装置，用于根据预先设定的电加热系统的抽油机悬点载荷信号阈值和载荷信号采集装置生成的载荷信号控制所述的抽油井电加热系统。本发明利用抽油杆柱运动阻力引起抽油井的抽油杆柱瞬间载荷的变化控制加热系统的启停，使抽油井的电加热系统的能耗降到最低。

Description

抽油井电加热自动控制系统及方法

技术领域

本发明关于抽油井加热系统，特别是关于抽油井加热系统的控制，具体的讲是一种抽油井电加热自动控制系统及方法。

背景技术

油田开发中，由于油质过稠、含蜡高，使有杆泵抽油井在下行程时，抽油杆柱下行阻力较大，造成光杆与抽油机驴头打架，抽油井不能正常生产。现有技术中，在有杆泵抽油井上采用空心杆电缆加热或电热油管加热，以降低抽油管柱中原油粘度，保证抽油管柱中原油不凝固，减少上行程负荷，降低抽油杆柱下行阻力。

现有技术中的加热系统采用连续加热或人工手动加热，采用电加热系统时，有时既使抽油杆柱的下行阻力降低很多，电加热系统还在继续加热，造成耗电量增加，浪费能源；而采用手动加热时，有时在阻力大需要加热但系统并未加热，使抽油杆柱下行阻力变大，造成光杆与抽油机驴头打架，严重时需维修作业。

发明内容

本发明实施例提供了一种抽油井电加热系统的自动控制系统，该系统包括：载荷信号采集装置，根据抽油井中抽油机下行程由抽油杆柱的下行阻力引起的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号；控制装置，用于根据预先设定的电加热系统的抽油机悬点载荷阈值和载荷信号采集装置生成的载荷信号控制抽油井电加热系统。

本发明实施例还提供了一种抽油井电加热系统的自动控制方法，该方法包括：根据抽油井中抽油机下行程由抽油杆柱的下行阻力引起的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号；根据预先设定的电加热系统的载荷阈值和载荷信号控制抽油井电加热系统。

本发明利用抽油杆柱运动阻力引起抽油井的抽油杆柱瞬间载荷的变化控制加热系统的起停，使抽油井的电加热系统的能耗降到最低。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的抽油井电加热自动控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例中的控制装置的结构框图；

图3为本发明的抽油井电加热自动控制方法的流程图；

图4为本发明实施例的系统图；

图5为本发明实施例中传感器的安装示意图；

图6为本发明实施例中控制柜的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种抽油井电加热自动控制系统，如图1所示，为本发明的抽油井电加热自动控制系统的结构框图，该系统包括：载荷信号采集装置10，用于根据所述的抽油井中抽油机下行程由抽油杆柱的下行阻力引起的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号；控制装置20，用于根据预先设定的电加热系统30的下行载荷信号阈值和载荷信号采集装置生成的载荷信号控制抽油井电加热系统30。其中，如图2所示控制装置20包括，信号输入模块201，数据处理控制模块202及交流接触器203，信号输入模块201接收用户设定的电加热系统的下行载荷信号阈值，数据处理模块，接收载荷信号采集装置10发送的载荷信号，根据载荷信号和用户设定的载荷信号阈值生成控制命令；交流接触器203，根据控制命令控制电加热系统的启停。

同时本发明还提供了一种抽油井电加热系统的自动控制方法，如图3所示，该方法包括：步骤S101测量抽油井中由抽油杆柱下行阻力生成的抽油机下行载荷值，并根据所测量的下行载荷值生成载荷信号；步骤S102根据预先设定的电加热系统的载荷阈值和载荷信号控制所述的抽油井电加热系统。

本发明实施例公开的抽油井电加热自动控制系统中，采用电阻应变式传感器做为载荷信号采集装置，当井中的油稠或高含蜡时，抽油杆在下行程阻力变大，引起抽油机悬点载荷变化，本发明即利用抽油杆柱运动过程中，由于阻力变化引起的抽油井的抽油杆柱瞬间载荷的变化控制加热系统的启停，使抽油井的电加热系统的能耗降到最低。下面以具体的实施例对本发明做进一步详细说明。

通过本发明实现对抽油井的电加热系统的开启与停止的自动控制，本发明具体实施例主要由三部分组成：测力传感器，控制柜以及交流接触器，如图4所示，为发明具体实施例的示意图，包括安装于抽油机上的测力传感器401，本实施例中的测力传感器即为电阻应变式传感器401。如图5所示，本发明实施例中的测力传感器401的安装示意图，电阻应变式传感器401安装于抽油机的悬绳器上，该悬绳器包括紧固器(光杆卡子)501，上盘502，下盘503、钢丝绳504及光杆505。紧固器501卡装在光杆505上，光杆505下行时，电阻应变式传感器401的弹性元件通过紧固器501接收抽油杆柱因阻力变化引起的载荷变化，电阻应变式传感器401的弹性元件将弹性应力传递到电阻应变式传感器上的电阻应变计，然后利用测力传感器401中的惠斯登电桥输出相应的电信号，测力传感器401将电信号传送给控制柜402内部的数据处理控制电路，数据控制电路对传感器401的载荷信号进行放大、A/D转换和量化，与预先设置的载荷信号阈值相比较，生成控制命令，具体实施中，数据处理控制电路根据测试到的瞬间载荷值与预设的载荷信号阈值相比较，判断是否需要加热，当阻力引起瞬间载荷达到停止加热值时控制系统发出指令，交流接触器403断开，抽油机加热系统停止加热，当阻力引起瞬间载荷达到设定加热值时数据处理控制电路发出指令，交流接触器403吸合，抽油井加热系统开始加热。

如图4所示，传感器401通过电缆404与控制柜402相连，控制柜402控制交流接触器403的吸合或者断开；控制柜402包括控制面板和位于控制柜内部的数据处理控制电路，传感器401把测量到的抽油杆柱下行阻力值生成抽油机下行悬点载荷值为电信号传递给控制柜402内部的数据处理控制电路，通过安装于控制柜402上的面板对加热系统的启动和关闭载荷进行设定，数据处理控制电路根据用户设定的载荷阈值和接受到的传感器401发送的载荷信号生成控制命令，根据数据处理控制电路生成的控制命令控制交流接触器3的吸合和关闭实现对抽油井加热系统的启动和停止自动控制。图6所示为控制柜的结构示意图。通过控制柜控制交流接触器的吸合或者断开，通过安装于控制柜上的面板对加热系统的启动和关闭抽油杆柱瞬间载荷变化进行设定，控制电路根据设定值控制交流接触器的吸合和关闭实现对抽油井加热系统的启动和停止自动控制。

本发明提供了一种对现在的抽油井电加热系统的开启与停止实现用抽油杆柱运动阻力引起抽油杆柱瞬间载荷变化传感全自动控制，避免在不需要加热时进行加热和需要加热时没有加热所引起的能源浪费，以及由其引起的经济损失。通过本控制系统达到抽油井的节能降耗。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种抽油井电加热系统的自动控制系统，其特征在于，所述的系统包括：

载荷信号采集装置，用于根据所述的抽油井中抽油机下行程由抽油杆柱的下行阻力引起的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号；

控制装置，用于根据预先设定的电加热系统的抽油机悬点载荷信号阈值和所述的载荷信号采集装置生成的载荷信号控制所述的抽油井电加热系统。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的载荷信号采集装置为电阻应变式传感器，用于测量所述的抽油机的抽油杆柱在下行程中抽油机悬点载荷值，并根据所述的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的测量传感器安装于所述的抽油机的悬绳系统。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的控制装置包括：

信号输入单元，用于接收用户设定电加热系统的下行载荷信号阈值；

数据处理控制单元，用于接收所述的载荷信号采集装置发送的载荷信号，并根据所述的载荷信号和载荷信号阈值生成控制命令；

交流接触器，用于根据所述的控制命令控制所述的电加热系统的启停。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的交流接触器设置于所述的电加热系统的内部。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的交流接触器根据所述的控制命令吸合或关闭，控制所述的电加热系统的启动或停止。

7.一种抽油井电加热系统的自动控制方法，其特征在于，所述的方法包括：

根据所述的抽油井中抽油机下行程由抽油杆柱的下行阻力引起的抽油机悬点载荷值的变化生成载荷信号；

根据预先设定的电加热系统的抽油机悬点载荷阈值和所述的载荷信号控制所述的抽油井电加热系统。

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