CN103939063B - 控制无杆采油装置运行的方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制无杆采油装置运行的方法和控制器。其中，该方法包括：控制器通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，该霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处；控制器根据监测到的信号确定磁铁的运行距离；控制器根据磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合。本发明使无杆采油装置合理高效地运行。

Description

控制无杆采油装置运行的方法和控制器

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及控制无杆采油装置运行的方法和控制器。

背景技术

随着科技的发展和采油技术的日益完善，国内外油田的采油方式愈来愈多，较常使用的机械采油方式主要为有杆泵，有杆泵是在油管的内部设置抽油杆，通过动力结构带动抽油杆往复地插入、抽出油管，使得原油在这种抽动力下被输送至地面。有杆泵的结构简单、操作方便、维护费用低以及排量适中，可以满足绝大多数油井的产能要求，成为国内外最主要的机械采油方式。

在这种有杆泵的采油过程中，驱动抽油杆运动的动力结构(例如为电机)常设置在地面上，动力结构需要提供极大的动力，才能驱动长度较长、质量较大的抽油杆运动。抽油杆在将地面的驱动力传递至地面以下的原油处的过程中会有较大的能量损失，从而使得采油效率较低。为此，相关技术提供了一种无杆采油装置，该装置在采油的油管的一段位置处设置泵，泵内有供原油流通的通道，该通道的两端分别与油管连通；在泵所在的位置处设置有电磁电机，该电机包括动子，泵包括活塞，动子与活塞连接，动子通过其自身的运动带动活塞做上下往复运动，从而将原油抽动至地上。

如何使无杆采油装置合理而高效地运行，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制无杆采油装置运行的方法和控制器，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种控制无杆采油装置运行的方法，包括：控制器通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，该霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处；控制器根据监测到的信号确定磁铁的运行距离；控制器根据磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合。

优选地，上述控制器根据监测到的信号确定磁铁的运行距离包括：当控制器接收到霍尔传感器反馈已监测到磁铁的S极或N极信号时，确定磁铁位于无杆采油装置的固定位置；根据监测到磁铁位于固定位置的次数或监测时长确定磁铁的运行距离。

优选地，上述控制器根据磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合包括：当监测到磁铁上行的运行距离达到设定距离时，控制器控制与电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与电磁电机连接的反向电流开关闭合；当监测到磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，控制器控制反向电流开关打开，然后控制正向电流开关闭合。

在本发明实施例中还提供了一种控制器，该控制器用于控制无杆采油装置运行，其包括：监测信号获取模块，用于通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，该霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处；磁铁参数确定模块，用于根据监测信号获取模块监测到的信号确定磁铁的运行距离；运行控制模块，用于根据磁铁参数确定模块确定的磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合。

优选地，上述磁铁参数确定模块包括：位置确定单元，用于当接收到霍尔传感器反馈已监测到磁铁的S极或N极信号时，确定磁铁位于无杆采油装置的固定位置；运行距离确定单元，用于根据位置确定单元监测到磁铁位于固定位置的次数或监测时长确定磁铁的运行距离。

优选地，上述运行控制模块包括：上行控制单元，用于当监测到磁铁上行的运行距离达到设定距离时，控制与电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与电磁电机连接的反向电流开关闭合；下行控制单元，用于当监测到磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，控制反向电流开关打开，然后控制正向电流开关闭合。

本发明实施例提供的方法和控制器，通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号，进而确定磁铁运行距离，并基于此控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合，使无杆采油装置合理高效地运行。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的控制无杆采油装置运行的方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的控制器的结构框图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1所示的控制无杆采油装置运行的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S102，控制器通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，该霍尔传感器设置在无杆采油装置固定位置处，例如，设置在无杆采油装置的顶部或底部；

本发明实施例中的采油装置的长度可以根据采油深度(50至5000m)的需要设计，而电磁电机的磁铁可以根据采油装置的长度设置多组，各组之间的间隔距离可以根据实际需要调整；

步骤S104，上述控制器根据监测到的信号确定上述磁铁的运行距离；

步骤S106，上述控制器根据磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件(例如：开关)打开或闭合。其中，无杆采油装置的设定参数可以是与无杆采油装置长度有关的参数，例如监测时长参数或者监测到信号的次数参数等。

本实施例的方法通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号，进而确定磁铁的运行距离，并基于此控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合，使无杆采油装置合理高效地运行。

其中，上述控制器根据监测到的信号确定磁铁的运行距离包括：当控制器接收到霍尔传感器反馈已监测到磁铁的S极或N极信号时，确定该磁铁位于无杆采油装置的固定位置(即说明被监测的磁铁的S极或N极靠近了霍尔传感器，因霍尔传感器在该采用装置的固定位置处，因此此时说明该磁铁也位于该固定位置处)；根据监测到磁铁位于固定位置的次数或监测时长确定所述磁铁的运行距离。因相邻两组磁铁的距离是已知的，因此根据监测到磁铁位于固定位置处的次数可以推算出磁铁的运行距离。同时，因为每个磁铁上行均是匀速运行的，因此监测到首个磁铁达到固定位置后开始计时，由监测时长和磁铁的运行速度可以推算出磁铁的运行距离。例如：根据后续监测的时长是否与设定的时长相等，也可以确定磁铁的运行距离是否达到设定距离。

在具体实现时，控制器根据磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合包括：当监测到磁铁上行的运行距离达到设定距离时，控制器控制与所述电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与所述电磁电机连接的反向电流开关闭合；当监测到磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，控制器控制上述反向电流开关打开，然后控制上述正向电流开关闭合。

本发明实施例中，在采用装置的底部按照有一个弹簧，磁铁下落至该弹簧时，弹簧会产生一个反冲力，该反冲力作用于弹簧连接的导线后产生电流突然增大的信号，控制器接收到该信号后，确定磁铁下降至采用装置底部，进行相应控制。当磁铁上行至采用装置顶部时，会给顶部活塞一个向上的压力，该活塞的冲程达到一定程度后，与活塞连接的导线产生电流突然增大的信号，控制器接收到该信号后，即可确定磁铁为上行过程。

考虑到上述采油装置通常工作在地下千米以下的环境，地质条件恶劣，本发明实施例通过监测电磁电机的磁铁的S极或N极来确定磁铁位置和运行距离，在实现时，通过霍尔传感器来监测该信号，监则到的信号通过控制器识别后生成相关控制电气元件的控制指令，实现电气元件的打开与闭合，完成当前的运行控制。

上述控制器可以包括：单片机芯片及其外围电路、逆变及驱动单元、电压电流和温度检测单元以及保护电路等硬件，在此基础上，还可以包括：单片机主程序、中断服务程序及控制子程序等软件程序。该控制系统主要用于电磁数控机组电机在低频范围内运行，其主要功能是给电磁数控机组提供驱动电源、运行参数设定、运行状态监测与显示、运行过程控制和为系统提供安全保护等。

上述控制器可任意按要求调整设定电机的运行速度，可以任意调整冲程、冲次，以达到较为合理的开采原油的目的，不仅做到长冲程、小冲次，还可以根据设定的参数实现智能采油，提升了控制的可靠性。

上述控制器通过对磁性电机(即上述电磁电机)间歇性供电，降低了实际功率的消耗，达到节能的目的。

上述采油装置配套的抽油泵，将常规抽油泵的固定凡尔设计在泵筒上部，泵筒内的柱塞上、下各有一个游动凡尔，由磁性电机提供动力。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种控制器，该控制器用于控制无杆采油装置运行，参见图2，该装置包括以下模块：

监测信号获取模块22，用于通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，该霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处，例如：无杆采用装置的顶部或底部；

磁铁参数确定模块24，用于根据监测信号获取模块22监测到的信号确定磁铁的运行距离；

运行控制模块26，用于根据磁铁参数确定模块24确定的上述磁铁的运行距离和无杆采油装置的设定参数控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合。

本实施例的控制器通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号，进而确定磁铁的运行距离，并基于此控制与电磁电机连接的电气元件打开或闭合，使无杆采油装置合理高效地运行。

上述磁铁参数确定模块24包括：位置确定单元，用于当接收到霍尔传感器反馈已监测到磁铁的S极或N极信号时，确定磁铁位于无杆采油装置的固定位置；运行距离确定单元，用于根据位置确定单元监测到磁铁位于固定位置的次数或监测时长确定磁铁的运行距离。

优选地，上述运行控制模块26包括：上行控制单元，用于当监测到磁铁上行的运行距离达到设定距离时，控制与电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与电磁电机连接的反向电流开关闭合；下行控制单元，用于当监测到磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，控制反向电流开关打开，然后控制正向电流开关闭合。

以上实施例的控制器通过控制电磁电机间歇性供电，降低了实际功率的消耗，达到节能的目的。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制无杆采油装置运行的方法，其特征在于，包括：

控制器通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，所述霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处；

所述控制器根据监测到的信号确定所述磁铁的运行距离；

所述控制器根据所述磁铁的运行距离和所述无杆采油装置的设定参数控制与所述电磁电机连接的电气元件打开或闭合；

所述控制器根据监测到的信号确定所述磁铁的运行距离包括：

当所述控制器接收到所述霍尔传感器反馈已监测到所述磁铁的S极或N极信号时，确定所述磁铁位于所述无杆采油装置的所述固定位置；根据监测到磁铁位于所述固定位置的次数或监测时长确定所述磁铁的运行距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述磁铁的运行距离和所述无杆采油装置的设定参数控制与所述电磁电机连接的电气元件打开或闭合包括：

当监测到所述磁铁上行的运行距离达到设定距离时，所述控制器控制与所述电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与所述电磁电机连接的反向电流开关闭合；

当监测到所述磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，所述控制器控制所述反向电流开关打开，然后控制所述正向电流开关闭合。

3.一种控制器，其特征在于，所述控制器用于控制无杆采油装置运行，其包括：

监测信号获取模块，用于通过霍尔传感器监测电磁电机的磁铁的S极或N极信号；其中，所述霍尔传感器设置在无杆采油装置的固定位置处；

磁铁参数确定模块，用于根据监测信号获取模块监测到的信号确定所述磁铁的运行距离；

运行控制模块，用于根据所述磁铁参数确定模块确定的所述磁铁的运行距离和所述无杆采油装置的设定参数控制与所述电磁电机连接的电气元件打开或闭合；

所述磁铁参数确定模块包括：

位置确定单元，用于当接收到所述霍尔传感器反馈已监测到所述磁铁的S极或N极信号时，确定所述磁铁位于所述无杆采油装置的所述固定位置；

运行距离确定单元，用于根据所述位置确定单元监测到磁铁位于所述固定位置的次数或监测时长确定所述磁铁的运行距离。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述运行控制模块包括：

上行控制单元，用于当监测到所述磁铁上行的运行距离达到设定距离时，控制与所述电磁电机连接的正向电流开关打开；然后控制与所述电磁电机连接的反向电流开关闭合；

下行控制单元，用于当监测到所述磁铁下行冲击弹簧触发的电流增大信号后，控制所述反向电流开关打开，然后控制所述正向电流开关闭合。