CN106286255B - 一种抽油机智能空抽控制装置及其控制方法 - Google Patents

一种抽油机智能空抽控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种抽油机智能空抽控制装置，其能够解决油田当前存在的因油井供液不足引起的效率低下和空抽的问题。其包括空抽控制器、电控箱、位移传感器、载荷传感器、无线天线；位移传感器测量抽油机光杆处的位移并连接到空抽控制器；载荷传感器测量抽油机光杆处的载荷并连接到空抽控制器；空抽控制器连接电控箱，空抽控制器包括：电源模块、通信模块、控制模块，通信模块与无线天线连接，控制模块根据抽油机光杆处的载荷和位移获得抽油机的启动停止信息并发送启停命令到电控箱；电控箱包括供电单元和变频器，根据空抽控制器的命令实现抽油机的启停。还有其控制方法。

Description

一种抽油机智能空抽控制装置及其控制方法
技术领域
本发明属于自动化采油的技术领域，尤其涉及一种抽油机智能空抽控制装置及其控制方法。
背景技术
随着对石油的连续开采，部分油井已进入开采的中后期，地层压力不断下降，供液能力越来越弱。而抽油机选型和杆泵设计的产液量远远大于油井的供液能力，导致大量油井出现供液不足的现象。资料表明：有30％以上的供液不足井在50％～80％的运行时间内处于空抽状态。因此抽油机的节能增产研究备受各界关注。
从提高泵效和节能的角度来看，间歇抽油工作方式是一种极其有效的方式，克服了供液不足不能满足抽油设备连续工作的问题。同时可以有效的延长设备使用寿命和油井的检泵周期。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种抽油机智能空抽控制装置，其能够解决油田当前存在的因油井供液不足引起的效率低下和空抽的问题。
解决上述问题的技术方案是：这种抽油机智能空抽控制装置，其包括空抽控制器、电控箱、位移传感器、载荷传感器、无线天线；
位移传感器测量抽油机光杆处的位移并连接到空抽控制器；
载荷传感器测量抽油机光杆处的载荷并连接到空抽控制器；
空抽控制器连接电控箱，空抽控制器包括：电源模块、通信模块、控制模块，通信模块与无线天线连接，控制模块根据抽油机光杆处的载荷和位移获得抽油机的启动停止信息并发送启停命令到电控箱；
电控箱包括供电单元和变频器，根据空抽控制器的命令实现抽油机的启停。
本发明由空抽控制器、电控箱结合位移传感器、载荷传感器以及远程通信模块来实现智能空抽控制，因此能够解决油田当前存在的因油井供液不足引起的效率低下和空抽的问题。
还提供了一种抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其包括以下步骤：
(1)根据油井当前井况，获取油井充满度η0，判断设定最小允许η与η0大小关系，若η≤η0，油井无需进行空抽，直接退出，等待下次判断；否则进入空抽控制流程；
(2)通过自学习，将间抽模型与当前井况相结合，为间抽方案形成提供参考依据；
(3)间抽周期的评价和修正；当间抽制度执行完毕之后，将目标产量与实际产液量Q和Qs进行对比，若选取大于目标Q和小于Q的Qs和Qi进行重新插值计算，确定新的生产时间和生产周期，最终确定达到目标产量的间抽周期；按照生产周期进行生产，完成后再次判断生产周期是否合理，如果不合理，则修正生产周期，当修正次数flag>5时，流程结束，重新进行学习。
附图说明
图1是根据本发明的抽油机智能空抽控制装置的结构示意图。
图2为根据本发明的空抽控制器的结构示意图。
图3是根据本发明的空抽控制器的控制方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，这种抽油机智能空抽控制装置，其包括空抽控制器、电控箱、位移传感器、载荷传感器、无线天线；
位移传感器测量抽油机光杆处的位移并连接到空抽控制器；
载荷传感器测量抽油机光杆处的载荷并连接到空抽控制器；
空抽控制器连接电控箱，空抽控制器包括：电源模块、通信模块、控制模块，通信模块与无线天线连接，控制模块根据抽油机光杆处的载荷和位移获得抽油机的启动停止信息并发送启停命令到电控箱；
电控箱包括供电单元和变频器，根据空抽控制器的命令实现抽油机的启停。
本发明由空抽控制器、电控箱结合位移传感器、载荷传感器以及远程通信模块来实现智能空抽控制，因此能够解决油田当前存在的因油井供液不足引起的效率低下和空抽的问题。
另外，如图2所示，所述空抽控制器还包括：空开、保险模块、端子板、接线端子、键盘、显示器。
另外，所述空抽控制器还包括声音报警单元、光报警单元，二者均与控制模块连接。
如图3所示，还提供了一种抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其包括以下步骤：其包括以下步骤：
(1)根据油井当前井况，获取油井充满度η0，判断设定最小允许η与η0大小关系，若η≤η0，油井无需进行空抽，直接退出，等待下次判断；否则进入空抽控制流程；
(2)通过自学习，将间抽模型与当前井况相结合，为间抽方案形成提供参考依据；
(3)间抽周期的评价和修正；当间抽制度执行完毕之后，将目标产量与实际产液量Q和Qs进行对比，若选取大于目标Q和小于Q的Qs和Qi进行重新插值计算，确定新的生产时间和生产周期，最终确定达到目标产量的间抽周期；按照生产周期进行生产，完成后再次判断生产周期是否合理，如果不合理，则修正生产周期，当修正次数flag>5时，流程结束，重新进行学习。
另外，自学习的过程包括依据油井安全生产和节能要求，给出油井的初步停井时间，并保存油井当前产液量Q0和η0。
另外，自学习的过程还包括控制抽油机实现安全停机：首先判断当前油井的冲次和平衡度是否在安全停机允许分为之内，若处于严重过平衡状态，发送警告，并调节平衡。若冲次不满足安全停机要求，通过控制变频器调节当前冲次N1，使N1≤N0(N0自动停机的安全冲次)，发送声音报警和光报警命令；完成抽油机的停机。
另外，自学习的过程还包括等待停机时间满足后，发送声音和光报警命令，实现对抽油机启动，带抽油机运行平稳之后，判断充满度与设定最小充满度之间关系，若ηi≥η不成立，程序结束，该油井下泵深度太浅，请修正，并等待下次判断；若ηi≥η成立，则抽油机继续生产直到ηi≥η不满足条件为止，则判断Qi≥Q的关系，若不成立，则程序结束，无法实现间抽控制。若成立，进入下一步学习阶段：求解其中T0＝0；当i>1时，若Qi≥Q不成立，则表示学习过程结束；当i>N-1时，Qi≥Q成立情况下，学习结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。本领域的普通技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种抽油机智能空抽控制装置的控制方法，
抽油机智能空抽控制装置包括空抽控制器、电控箱、位移传感器、载荷传感器、无线天线；
位移传感器测量抽油机光杆处的位移并连接到空抽控制器；
载荷传感器测量抽油机光杆处的载荷并连接到空抽控制器；
空抽控制器连接电控箱，空抽控制器包括：电源模块、通信模块、控制模块，通信模块与无线天线连接，控制模块根据抽油机光杆处的载荷和位移获得抽油机的启动停止信息并发送启停命令到电控箱；
电控箱包括供电单元和变频器，根据空抽控制器的命令实现抽油机的启停；
所述空抽控制器还包括：空开、保险模块、端子板、接线端子、键盘、显示器；
所述空抽控制器还包括声音报警单元、光报警单元，二者均与控制模块连接；
其特征在于：该控制方法包括以下步骤：
(1)根据油井当前井况，获取油井充满度η0，判断设定最小充满度η与η0大小关系，若η≤η0，油井无需进行空抽，直接退出，等待下次判断；否则进入空抽控制流程；
(2)通过自学习，将间抽模型与当前井况相结合，为间抽方案形成提供参考依据；
(3)间抽周期的评价和修正；当间抽制度执行完毕之后，将目标产量Q与实际产液量Qs进行对比，若选取大于或小于Q的Qi进行重新插值计算，其中Qi为间抽周期下的平均日产液量，确定新的生产时间，最终确定达到目标产量的间抽周期；
按照生产时间进行生产，完成后再次判断生产时间是否合理，如果不合理，则修正生产时间，当修正次数flag>5时，流程结束，重新进行学习。
2.根据权利要求1所述的抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其特征在于：自学习的过程包括依据油井安全生产和节能要求，给出油井的初步停井时间，并保存油井当前产液量Q0和油井充满度η0。
3.根据权利要求2所述的抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其特征在于：自学习的过程还包括控制抽油机实现安全停机：首先判断当前油井的冲次和平衡度是否在安全停机允许范围之内，若处于严重过平衡状态，发送警告，并调节平衡，若冲次不满足安全停机要求，通过控制变频器调节当前冲次N1，使N1≤N0，N0自动停机的安全冲次，发送声音报警和光报警命令，完成抽油机的停机。
4.根据权利要求3所述的抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其特征在于：自学习的过程还包括等待停机时间满足后，发送声音和光报警命令，实现对抽油机启动，带抽油机运行平稳之后，判断实时充满度ηi与设定最小充满度η之间关系，若ηi≥η不成立，结束，该油井下泵深度太浅，请修正，并等待下次判断；若ηi≥η成立，则抽油机继续生产直到ηi≥η不满足条件为止，则判断Qi≥Q的关系，若不成立，则结束，无法实现间抽控制；若成立，进入下一步学习阶段：求解其中Ti为停井时间，T0＝0；当i>1时，若Qi≥Q不成立，则表示学习过程结束；当i>N-1时，Qi≥Q成立情况下，学习结束。
5.根据权利要求4所述的抽油机智能空抽控制装置的控制方法，其特征在于：间抽周期的确定方法：当i>N-1情况下学习结束，说明油井供液能力完全能够满足产液量需求，考虑效率最优方案，采用其中，Tt为停机时间；而生产时间其中其中D为抽油泵泵径，S为冲程，n为冲次；其中ηs为平均充满度；当1<i<N-1时，生产时间至ηi＜η时停机。
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