CN105278493A - 一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统 - Google Patents

Abstract

一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，它涉及一种油田监控装置。它的控制柜体上端设置有雨帽，控制柜体一侧铰接有柜门，控制柜体另一侧铰接有上底板，控制柜体内设置有底板，上底板上设置有电流表、启动按钮、停止按钮、选择按钮和主控DTU部件，主控DTU部件安装于上底板背面；底板上安装有主控RTU部件、电源、接线端子、警笛、中间继电器、空气开关和变压器，控制柜体内部底面设置有语音报警装置。它提高了抽油机的有效生产时率，降低了抽油机及电机各机械部件的磨损，延长了油井抽油管柱的寿命，延缓了偏磨。减少了人的劳动量，节约了大量的人力资源成本。

Description

一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统

技术领域

本发明涉及一种油田监控装置，尤其是抽油机井智能化管理的监控装置，具体涉及一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统。

背景技术

我国油田经过多年开采，很大一部分油井属低产油井，其中有杆抽油系统会出现供液不足(供液不足是指油井液面低于抽油泵)的情况，这种情况的出现将会产生抽油机空抽现象，进而导致抽油机泵效低、机械磨损大、电能浪费严重。油田通常的解决办法是采用间抽技术，即采油系统工作一段时间停止一段时间。间抽技术的发展经历了2个阶段：第一阶段是人工间抽控制阶段，即由人工控制抽油机的启动和停止。由于我国多数油田的油井分布在人烟稀少的野外，人工控制不但工作量大、精度差，而且非常困难。第二阶段是自动间抽控制阶段，即由专用设备自动控制抽油机的启动和停止。

该项目的目的就是通过无线网络技术将采油站下辖的多个工作节点--抽油机进行联网，构成以采油站为中心的抽油机无线信息网络，并与采油站直属采油厂进行联网，进而并与油田intranet专用网络相连构成异构油田专用信息平台。其目的是实现采油厂下属抽油机的自动控制和远程诊断，实现系统自动化改造。

项目的实施有助于节约抽油机耗电,节电率在40％左右,同时可以减少抽油机的磨损，监控抽机机工作状态，减少事故率，减轻工作人员劳动强度。具有可观的经济效益和重要的社会意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，它根据间歇采油井的工作制度现场或远程控制抽油机启停机，同时在抽油机工作时可以将工作电流等进行采集、数据传输到控制中心，对抽油机的工作状况进行诊断分析，对数据进行存储。如果出现不合理情况或故障，控制中心可进行远程调整或报警保护，适用于GPRS、CDMA、ZIGBEE、油田专用通讯网、数传电台等多种远程通讯方式。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它包含控制柜体1、雨帽2、柜门3、上底板4、底板5、主控DTU部件8、主控SUP部件9、电源10、接线端子JX、警笛11、语音报警装置12、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS、变压器TSF、电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2和选择按钮SB3、SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2，控制柜体1上端设置有雨帽2，控制柜体1一侧铰接有柜门3，控制柜体1另一侧铰接有上底板4，控制柜体1内设置有底板5，上底板4上设置有电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3、SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2和主控DTU部件8，主控DTU部件8安装于上底板4背面；底板5上安装有主控SUP部件9、电源10、接线端子JX、警笛11、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS和变压器TSF，控制柜体1内部底面设置有语音报警装置12。

所述的柜门3内壁设置有凹槽7，凹槽7中设置有橡胶防雨圈6。

所述的主控DTU部件8包含GPRS模块和SUP模块，GPRS模块分别与接线端子JX、启动按钮SB1、SUP模块连接；SUP模块分别与启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3、电源10、汇流铜条、接线端子JX、中间继电器K1-K4连接。

所述部件SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2分别与电源10、SUP模块相连接。

所述的电源10分别与自动重合闸保护器KS、汇流铜条、主控DTU部件8的SUP模块和接线端子JX连接。

所述的电流表TC与接线端子JX连接。

所述的中间继电器K1分别与主控DTU部件8的SUP模块、自动重合闸保护器KS和警笛11连接，中间继电器K1-K4上端相互连接，并分别连接至主控DTU部件8的SUP模块上的相应接点。

所述的自动重合闸保护器KS分别与变压器TSF、电源10、中间继电器K1和警笛11连接。

所述的变压器TSF的正负端分别连接至自动重合闸保护器KS的1、3脚，变压器TSF的L端连接至市电。

所述的语音报警装置12采用交流220V转DC12-24V供电，工作环境温度为-40-65℃，同时配有警笛11报警，在语音提示音后启动警笛11，防止由于警笛11故障造成事故，提供双重报警提示。

本发明目的是利用现场监控系统，实现抽油机间歇采油自动控制和数据源头自动采集，借助油田现有GPRS网络资源,免去了现场组有线网络的建设费用,通过数据终端，将采集到的现场数据发送到监控中心，在监控中心进行数据处理、存储、并提供相应的查询、统计、报表功能。监控中心也可以通过向数据终端发送信息，设定监控终端配置信息或控制命令，更新数据终端的实时数据。系统组成包括现场设备、采集器、数据终端、监控中心。使生产和管理人员及时调控和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化；并可以对取得的实时数据进行统计、分析、优化，从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据。

本发明具有以下有益效果：

1、缩短抽油时间，减少能量消耗。按照采油九厂间歇采油的数据统计，平均可节约电能48％。每口井由原来的平均每天耗电70千瓦小时下降到每天耗电36.4千瓦小时。

2、通过精确地起停时间控制，提高了抽油机的有效生产时率，降低了抽油机及电机各机械部件的磨损，延长了油井抽油管柱的寿命，延缓了偏磨。降低了维护费用20％左右。

3、实现了定时启停控制，减少了人的劳动量，节约了大量的人力资源成本。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明中上底板的背面结构示意图，

图3为本发明中底板的结构示意图，

图4-图6为本发明中各部件的接线结构示意图。

具体实施方式：

参照图1-6，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含控制柜体1、雨帽2、柜3、上底板4、底板5、主控DTU部件8、主控SUP部件9、电源10、接线端子JX、警笛11、语音报警装置12、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS、变压器TSF、电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2和选择按钮SB3、SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2，控制柜体1上端设置有雨帽2，控制柜体1一侧铰接有柜门3，控制柜体1另一侧铰接有上底板4，控制柜体1内设置有底板5，上底板4上设置有电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3和主控DTU部件8，主控DTU部件8安装于上底板4背面；底板5上安装有主控SUP部件9、电源10、接线端子JX、警笛11、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS和变压器TSF，控制柜体1内部底面设置有语音报警装置12。

所述的柜门3内壁设置有凹槽7，凹槽7中设置有橡胶防雨圈6。

所述的控制柜体1设计完全符合室外放置的强度及防护等级IP65，外设雨帽2，即起到防雨作用，尤其到夏天防晒防高温作用，对内部期间有保护作用。

所述的主控DTU部件8包含GPRS模块和SUP模块，GPRS模块分别与接线端子JX、启动按钮SB1、SUP模块连接；SUP模块分别与启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3、电源10、汇流铜条、接线端子JX、中间继电器K1-K4连接。

所述部件SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2分别与电源10、SUP模块相连接。

所述的电源10分别与自动重合闸保护器KS、汇流铜条、主控DTU部件8的SUP模块和接线端子JX连接。

所述的电流表TC与接线端子JX连接。

所述的中间继电器K1分别与主控DTU部件8的SUP模块、自动重合闸保护器KS和警笛11连接，中间继电器K1-K4上端相互连接，并分别连接至主控DTU部件8的SUP模块上的相应接点。

所述的自动重合闸保护器KS分别与变压器TSF、电源10、中间继电器K1和警笛11连接。

所述的变压器TSF的正负端分别连接至自动重合闸保护器KS的1、3脚，变压器TSF的L端连接至市电。

所述的语音报警装置12采用交流220V转DC12-24V供电，工作环境温度为-40-65℃，同时配有警笛11报警，在语音提示音后启动警笛11，防止由于警笛11故障造成事故，提供双重报警提示。

本具体实施方式目的是利用现场监控系统，实现抽油机间歇采油自动控制和数据源头自动采集，借助油田现有GPRS网络资源,免去了现场组有线网络的建设费用,通过数据终端，将采集到的现场数据发送到监控中心，在监控中心进行数据处理、存储、并提供相应的查询、统计、报表功能。监控中心也可以通过向数据终端发送信息，设定监控终端配置信息或控制命令，更新数据终端的实时数据。系统组成包括现场设备、采集器、数据终端监控中心。使生产和管理人员及时调控和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化；并可以对取得的实时数据进行统计、分析、优化，从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据。

本具体实施方式在井上安装有角位移变送器，角位移变送器是一种以标准4-20mA电流输出信号与轴旋倾角为线性关系的变送器。设计特点是有独特的安装支架，无需焊接，两线制(红色线和黄色线)，不分正负极，不会出现安装时误操作接反造成损失。工作温度范围-40～+125(℃)。该变送器与开关电源都采用工业级产品。为了防止干扰电源部分才有了变压器隔离，供电电源采用高频开关电源。隔离性能好稳压精度高，不受电网波动影响，大大优于线性电源，使得采样和运算更加准确可靠，提高了系统的整体精度。

本具体实施方式中的主控SUP部件9为终端和GIS展示、管理模块作为整个管理系统的主体交互界面。主控SUP部件9控制功能具有手动控制和智能控制两种工作方式，手动方式优先，在手动操作时，将屏蔽控制中心的指令。主控SUP部件9采集单元具有采集抽油机三项电流、角位移、抽油机开机时间、温度等参数，经GPRS网络，以GPRS专线方式接入采油厂通讯机、实时数据库服务器，控制中心的计算机可以用浏览器对实时数据库进行访问。

本具体实施方式具有以下特征：

1、双通路电源设计，DTU和RTU采用不同空开控制，保证在现场人员作业拉开关电源后，仍能看到DTU和RTU的通讯状态，以此区分设备停电还是设备故障，减少维护成本。

2、双门防盗设计，外门带锁，开发内门还有双重防护，配有内三角特殊螺丝加备用锁。

3、自动重合闸保护设计，现场RTU控制箱很有可能受到电力线路浪涌等冲击，造成空开保护跳闸现象，传统方式得人到现场推空开，这样即不及时又增加成本。本具体实施方式增加自行研制的自动重合闸空开。即当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。大多数情况下，线路故障(如雷击、风害等)是暂时性的，断路器跳闸后线路的绝缘性能(绝缘子和空气间隙)能得到恢复，再次重合能成功，这就提高了供电的可靠性。少数情况属永久性故障，自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开，查明原因，予以排除再送电。

4、结合电网系统实现智能判断同一条线路上同时启停油井数量，并根据启停方案自动推算未来同时启停数量。

5、二次点启技术：本具体实施方式中的RTU属于高性能智能型RTU，内部具有自学习功能，在具备二次点启条件的抽油机上，能够学习人的二次点启行为，在远程控制时实现二次点启，保护设备安全。

6、双重报警功能：采用语音与警笛双重报警功能，语音芯片支持低温环境。

7、平衡块安全护栏：将抽油机加固定式平衡块护栏，可有效防止人员及动物靠近，平衡块护栏同时具有自检防丢失的功能。

8、间歇采油智能控制：具有手动和自动控制两种方式：手动控制方式主要是由人工启停机操作。自动控制方式抽油机按照设定好的工作制度自动启停机；可远程控制、调整抽油机开关井时间参数。

9、三相电量参集：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率等电参数采集。

10、温度、压力、功图采集，支持有线与短距无线采集。

11、功图计产：通过采集出来的功图计算产量。

12、功图诊断：泵工作正常、供液不足、油稠、油井出砂、气体影响、气锁现象、阀尔漏失、游动阀尔关闭迟缓、柱塞脱出工作筒、刮、碰现象、下碰泵、光杆打驴头、油井结蜡、抽油杆断脱、游动阀尔卡住常开柱塞未进工作筒、连抽带喷、柱塞遇卡、柱塞与泵筒间隙过大、液击现象、图像失真。

Claims (9)

1.一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于它包含控制柜体(1)、雨帽(2)、柜门(3)、上底板(4)、底板(5)、主控DTU部件(8)、主控RTU部件(9)、电源(10)、接线端子JX、警笛(11)、语音报警装置(12)、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS、变压器TSF、电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2和选择按钮SB3，控制柜体(1)上端设置有雨帽(2)，控制柜体(1)一侧铰接有柜门(3)，控制柜体(1)另一侧铰接有上底板(4)，控制柜体(1)内设置有底板(5)，上底板(4)上设置有电流表TC、启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3、SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2和主控DTU部件(8)，主控DTU部件(8)安装于上底板(4)背面；底板(5)上安装有主控RTU部件(9)、电源(10)、接线端子JX、警笛(11)、中间继电器K1-K4、自动重合闸保护器KS和变压器TSF，控制柜体(1)内部底面设置有语音报警装置(12)。

2.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的柜门(3)内壁设置有凹槽(7)，凹槽(7)中设置有橡胶防雨圈(6)。

3.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的主控DTU部件(8)包含GPRS模块和SUP模块，GPRS模块分别与接线端子JX、启动按钮SB1、SUP模块连接；SUP模块分别与启动按钮SB1、停止按钮SB2、选择按钮SB3、电源(10)、汇流铜条、接线端子JX、中间继电器K1-K4连接。

4.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的SUP电源指示灯L、SUP电源开关KS2分别与电源10、SUP模块相连接。

5.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的电源(10)分别与自动重合闸保护器KS、汇流铜条、主控DTU部件(8)的SUP模块和接线端子JX连接。

6.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的电流表TC与接线端子JX连接。

7.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的中间继电器K1分别与主控DTU部件(8)的SUP模块、自动重合闸保护器KS和警笛(11)连接，中间继电器K1-K4上端相互连接，并分别连接至主控DTU部件(8)的SUP模块上的相应接点。

8.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的自动重合闸保护器KS分别与变压器TSF、电源(10)、中间继电器K1和警笛(11)连接。

9.根据权利要求1所述的一种可实现间歇采油的抽油机智能测控系统，其特征在于所述的变压器TSF的正负端分别连接至自动重合闸保护器KS的1、3脚，变压器TSF的L端连接至市电。