CN106089160A - 一种智能捞油机闭环控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能捞油机闭环控制系统,包括分别与PLC控制器连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块；测控部分用于监测油井液位深度和钢丝绳的受力情况；绞车控制部分控制捞油抽子的上、下行深度和速度；排绳控制部分控制钢丝绳的卷绕；显示模块用于显示系统运行数据，设置工作参数。本发明还公开了采用上述智能捞油机闭环控制系统进行采油控制的方法。本发明一种智能捞油机闭环控制系统，通过对油井液面和钢丝绳受力情况控制捞油抽子的运行，具有自动捞油的功能，实现了低渗透油田以及开发后期的油田的间歇采油，提高了低产井的采油效率，降低了生产成本。

Description

一种智能捞油机闭环控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于石油采集技术领域，涉及一种智能捞油机闭环控制系统，本发明还涉及采用上述系统进行采油控制的方法。

背景技术

针对低渗透油田以及开发后期的油田，油井产能明显不足，开采过程出现周期性出油，甚至出现空抽现象，采用常规“三抽”系统导致机采系统效率低，平均效率只有12％～23％，而陕北地区部分机采系统效率不足10％，部分油井由于单井产量低，采用“三抽”系统开采已经没有利润，导致油井关井。在节能减排的时代背景下，对低产井的开采在节能降耗方面提出了较高要求，所以为了降低生产成本，节约能源，提高油井利用率，采用固定智能捞油的方法，可以有效提高系统效率，解决空抽现象。因此需要开发出适应于固定智捞油机的闭环控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能捞油机闭环控制系统，解决了现有低渗透油田以及开发后期的油田，持续采油设备产能低、能耗高的问题。

本发明的另一目的是提供采用上述智能捞油机闭环控制系统，进行采油控制的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种智能捞油机闭环控制系统，包括分别与PLC控制器连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块；

测控部分，用于监测油井液位深度和钢丝绳的受力情况，并将信号传送到PLC控制器，确定油井液面深度和液面恢复速度、判断捞油机为空载或待载状态；

绞车控制部分，通过接收到PLC控制器的油井液面深度和液面恢复速度信号，控制捞油抽子的上、下行深度和速度；

排绳控制部分，通过接收到PLC控制器的捞油机空载或待载信号，控制钢丝绳的卷绕；排绳控制部分设置有限位开关，限位开关安装于排绳器支架两端的，限位开关与PLC控制器连接，限位开关用于防止钢丝卷绕过程中碰撞排绳器；

显示模块用于显示系统运行数据，设置工作参数。

本发明的特点还在于，

测控部分包括液位仪和测力传感器，液位仪和测力传感器分别与PLC控制器连接，测力传感器安装于进井钢丝绳与地滑轮之间，液位仪安装于井口。

所述绞车控制部分包括磁阻电机控制器、开关磁阻电机和光栅旋转编码器a，开关磁阻电机用于控制捞油抽子的升降，光栅旋转编码器a用于读取开关磁阻电机转速及旋转圈数，并将测定信号传送到PLC控制器；同时PLC控制器驱动磁阻电机控制器，进而调控捞油抽子的上、下行速度。

排绳控制部分包括步进电机驱动器、步进电机和光栅旋转编码器b，步进电机用于控制钢丝绳的卷绕，光栅旋转编码器b用于读取排绳器丝杠的转速及旋转圈数，并将测定信号传送给PLC控制器，PLC控制器驱动步进电机驱动器，进而控制步进电机的旋转速度和旋转方向。

显示模块包括液晶显示屏和键盘。

本发明所采用的另一技术方案是，一种基于智能捞油机闭环控制系统的采油控制方法，具体按照以下步骤实施：

当油井液面达到设定液面高度，液位仪将液面信号传送给PLC控制器，PLC控制器发出信号到磁阻电机控制器控制开关磁阻电机转动，此时捞油机处于空载状态，开关磁阻电机正转下方抽子，到达预定深度停止，开始捞油；捞油过程，油液进入抽子，增大了钢丝绳受力，测力传感器将受力信号发送至PLC控制器，PLC控制器对信号进行判断，达到预定张力时，PLC控制器驱动磁阻电机控制器，控制开关磁阻电机反转，抽子开始上行，完成捞油过程；同时，PLC控制器驱动步进电机驱动器控制步进电机运转，进行排绳，排绳工作过程光栅旋转编码器b读取丝杠的转速及旋转圈数并将测定信号反馈给PLC控制器，调控步进电机的移动速度。

本发明的特点还在于，

所采用的智能捞油机闭环控制系统包括分别与PLC控制器连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块；

测控部分包括液位仪和测力传感器，液位仪和测力传感器分别与PLC控制器连接，测力传感器安装于进井钢丝绳与地滑轮之间，液位仪安装于井口；

绞车控制部分包括磁阻电机控制器、开关磁阻电机和光栅旋转编码器a，开关磁阻电机用于控制捞油抽子的升降，光栅旋转编码器a用于读取开关磁阻电机转速及旋转圈数，并将测定信号传送到PLC控制器；同时PLC控制器驱动磁阻电机控制器，进而调控捞油抽子的上、下行速度；

排绳控制部分包括步进电机驱动器、步进电机和光栅旋转编码器b，步进电机用于控制钢丝绳的卷绕，光栅旋转编码器b用于读取排绳器丝杠的转速及旋转圈数，并将测定信号传送给PLC控制器，PLC控制器驱动步进电机驱动器，进而控制步进电机的旋转速度和旋转方向；

显示模块用于显示系统运行数据，设置工作参数。

本发明的有益效果是，本发明一种智能捞油机闭环控制系统，通过对油井液面和钢丝绳受力情况控制捞油抽子的运行，并控制钢丝绳的运行，其具有定时定距离自动捞油的功能，根据现场测试参数输入控制器中，可使固定智能捞油机根据参数自主运行，实现了低渗透油田以及开发后期的油田的间歇采油，提高了低产井的采油效率，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明一种智能捞油机闭环控制系统的结构示意图。

图中，1.PLC控制器，2.液位仪，3.测力传感器，4.限位开关，5.磁阻电机控制器，6.开关磁阻电机，7.光栅旋转编码器a，8.电机驱动器，9.步进电机，10.光栅旋转编码器b，11.显示模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种智能捞油机闭环控制系统，包括分别与连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块11；

测控部分，用于监测油井液位深度和钢丝绳的受力情况，并将信号传送到PLC控制器1，确定油井液面深度和液面恢复速度、判断捞油机为空载或待载状态；测控部分包括液位仪2和测力传感器3，液位仪2和测力传感器3分别与PLC控制器1连接，测力传感器3安装于进井钢丝绳与地滑轮之间，液位仪2安装于井口。

绞车控制部分，通过接收到PLC控制器1的油井液面深度和液面恢复速度信号，控制捞油抽子的上、下行深度和速度；绞车控制部分包括磁阻电机控制器5、开关磁阻电机6和光栅旋转编码器a7，开关磁阻电机6用于控制捞油抽子的升降，光栅旋转编码器a7用于读取开关磁阻电机6转速及旋转圈数，并将测定信号传送到PLC控制器1；同时PLC控制器1驱动磁阻电机控制器5，进而调控捞油抽子的上、下行速度。

排绳控制部分，通过接收到PLC控制器1的捞油机空载或待载信号，控制钢丝绳的卷绕；排绳控制部分包括步进电机驱动器8、步进电机9和光栅旋转编码器b10，步进电机9用于控制钢丝绳的卷绕，光栅旋转编码器b10用于读取排绳器丝杠的转速及旋转圈数，并将测定信号传送给PLC控制器1，PLC控制器1驱动步进电机驱动器8，进而控制步进电机9的旋转速度和旋转方向。排绳控制部分还包括安装于排绳器支架两端的限位开关4，限位开关4与PLC控制器1连接。限位开关4排绳控制的二次保障，用于判定排绳小车是否达到排绳器丝杠设定位置，当排绳小车到达排绳器丝杠设定位置时会碰撞限位开关4，此时限位开关4产生一次脉冲，并将脉冲信号传送给PLC控制器1，PLC控制器1驱动步进电机驱动器8控制步进电机9转动，一次脉冲信号步进电机9改变一次转动方向。

显示模块11用于显示系统运行数据，设置工作参数。显示模块11包括液晶显示屏和键盘。液晶显示屏与PLC控制器1连接，PLC控制器1将接收到的实时工作信号转换成数据信号传送液晶显示屏，在捞油机运行时可显示当前各工作动态参数，包括实时下入深度、速度、载荷、开关磁阻电机转速、绕线步进电机转速、停捞时间以及液面位置。同时可通过键盘设置抽油预定参数。

磁阻电机控制器5为开关磁阻电机标准控制器，集成温度，电机过压，欠压，过流，过载，堵转，过热，短路，超速，反馈越限等信号，可有效保护电机运行。PLC控制器1通过驱动磁阻电机控制器5控制磁阻电机6的运行。磁阻电机控制器自身集成一个小型控制面板包括一个小型液晶显示屏和部分参数设定按钮。

采用开关磁阻电机调速系统在零到最高转速氛围内均可带负荷长期运转，启动电流小，启动转矩大，可频繁启停，正反转切换迅速，过载能力强。体积小，具有无极变速的性能，可以减速器直接相连，可靠性高。

排绳器轴端安装限位开关4，在PLC控制误差或者失效情况下，可以有效的避免排绳小车碰撞轴端及卷筒。

采用上述智能捞油机闭环控制系统进行采油控制方法，具体按照以下步骤实施：

当油井液面达到设定液面高度，液位仪5将液面信号传送给PLC控制器1，PLC控制器1发出信号到磁阻电机控制器5控制开关磁阻电机6转动，此时捞油机处于空载状态，开关磁阻电机6正转下方抽子，到达预定深度停止，开始捞油；捞油过程，油液进入抽子，增大了钢丝绳受力，测力传感器3将受力信号发送至PLC控制器1，PLC控制器1对信号进行判断，达到预定张力时，PLC控制器1驱动磁阻电机控制器5，控制开关磁阻电机6反转，抽子开始上行，完成捞油过程；同时，PLC控制器1驱动步进电机驱动器8控制步进电机9运转，进行排绳，排绳工作过程光栅旋转编码器b10读取丝杠的转速及旋转圈数并将测定信号反馈给PLC控制器1，调控步进电机9的移动速度。

本发明一种智能捞油机闭环控制系统，通过对油井液面和钢丝绳受力情况控制捞油抽子的运行，并控制钢丝绳的运行，其具有定时定距离自动捞油的功能，根据现场测试参数输入控制器中，可使固定智能捞油机根据参数自主运行，实现了低渗透油田以及开发后期的油田的间歇采油，提高了低产井的采油效率，降低了生产成本。

Claims (7)

1.一种智能捞油机闭环控制系统，其特征在于，包括分别与PLC控制器(1)连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块(11)；

所述测控部分，用于监测油井液位深度和钢丝绳的受力情况，并将信号传送到PLC控制器(1)，确定油井液面深度和液面恢复速度、判断捞油机为空载或待载状态；

所述绞车控制部分，通过接收到PLC控制器(1)的油井液面深度和液面恢复速度信号，控制捞油抽子的上、下行深度和速度；

所述排绳控制部分，通过接收到PLC控制器(1)的捞油机空载或待载信号，控制钢丝绳的卷绕；排绳控制部分设置有限位开关(4)，限位开关(4)安装于排绳器支架两端的，限位开关(4)与PLC控制器(1)连接，限位开关(4)用于防止钢丝卷绕过程中碰撞排绳器；

所述显示模块(11)用于显示系统运行数据，设置工作参数。

2.根据权利要求1所述的一种智能捞油机闭环控制系统，其特征在于，所述测控部分包括(2)和(3)，液位仪(2)和测力传感器(3)分别与PLC控制器(1)连接，测力传感器(3)安装于进井钢丝绳与地滑轮之间，液位仪(2)安装于井口。

3.根据权利要求1所述的一种智能捞油机闭环控制系统，其特征在于，所述绞车控制部分包括磁阻电机控制器(5)、开关磁阻电机(6)和光栅旋转编码器a(7)，开关磁阻电机(6)用于控制捞油抽子的升降，光栅旋转编码器a(7)用于读取开关磁阻电机(6)转速及旋转圈数，并将测定信号传送到PLC控制器(1)；同时PLC控制器(1)驱动磁阻电机控制器(5)，进而调控捞油抽子的上、下行速度。

4.根据权利要求1所述的一种智能捞油机闭环控制系统，其特征在于，所述排绳控制部分包括步进电机驱动器(8)、步进电机(9)和光栅旋转编码器b(10)，步进电机(9)用于控制钢丝绳的卷绕，光栅旋转编码器b(10)用于读取排绳器丝杠的转速及旋转圈数，并将测定信号传送给PLC控制器(1)，PLC控制器(1)驱动步进电机驱动器(8)，进而控制步进电机(9)的旋转速度和旋转方向。

5.根据权利要求1所述的一种智能捞油机闭环控制系统，其特征在于，所述显示模块(11)包括液晶显示屏和键盘。

6.一种基于智能捞油机闭环控制系统的采油控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

当油井液面达到设定液面高度，液位仪(5)将液面信号传送给PLC控制器(1)，PLC控制器(1)发出信号到磁阻电机控制器(5)控制开关磁阻电机(6)转动，此时捞油机处于空载状态，开关磁阻电机(6)正转下方抽子，到达预定深度停止，开始捞油；捞油过程，油液进入抽子，增大了钢丝绳受力，测力传感器(3)将受力信号发送至PLC控制器(1)，PLC控制器(1)对信号进行判断，达到预定张力时，PLC控制器(1)驱动磁阻电机控制器(5)，控制开关磁阻电机(6)反转，抽子开始上行，完成捞油过程；同时，PLC控制器(1)驱动步进电机驱动器(8)控制步进电机(9)运转，进行排绳，排绳工作过程光栅旋转编码器b(10)读取丝杠的转速及旋转圈数并将测定信号反馈给PLC控制器(1)，调控步进电机(9)的移动速度。

7.根据权利要求6所述的一种基于智能捞油机闭环控制系统的捞油控制方法，其特征在于，所采用的智能捞油机闭环控制系统包括分别与PLC控制器(1)连接的测控部分、绞车控制部分、排绳控制部分和显示模块(11)；

所述测控部分包括液位仪(2)和测力传感器(3)，液位仪(2)和测力传感器(3)分别与PLC控制器(1)连接，测力传感器(3)安装于进井钢丝绳与地滑轮之间，液位仪(2)安装于井口；

绞车控制部分包括磁阻电机控制器(5)、开关磁阻电机(6)和光栅旋转编码器a(7)，开关磁阻电机(6)用于控制捞油抽子的升降，光栅旋转编码器a(7)用于读取开关磁阻电机(6)转速及旋转圈数，并将测定信号传送到PLC控制器(1)；同时PLC控制器(1)驱动磁阻电机控制器(5)，进而调控捞油抽子的上、下行速度；

排绳控制部分包括步进电机驱动器(8)、步进电机(9)和光栅旋转编码器b(10)，步进电机(9)用于控制钢丝绳的卷绕，光栅旋转编码器b(10)用于读取排绳器丝杠的转速及旋转圈数，并将测定信号传送给PLC控制器(1)，PLC控制器(1)驱动步进电机驱动器(8)，进而控制步进电机(9)的旋转速度和旋转方向；

所述显示模块(11)用于显示系统运行数据，设置工作参数。