CN110295874A - 一种应用伺服控制系统的抽油机及方法 - Google Patents
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- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
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Abstract
一种应用伺服控制系统的抽油机，包括，抽油机底座以及固定在抽油机底座上的抽油机支架，游梁铰接在抽油机支架上，其特征在于：伺服电机的输出端通过连轴器与电机减速箱的输入端连接，卷轴器固定在电机减速箱的输出端，尼龙树脂耐磨皮带一端缠绕在卷轴器内，另一端固定在拉力传感器上，伺服电机作为动力源，带动电机减速箱及卷轴器正反转，对尼龙树脂耐磨皮带进行收放操作，实现抽油机的往复运行，实现开采，自动控制器获取油井动液面信息，并将获取到的动液面信息发送至伺服电机控制器，由伺服电机控制器控制伺服电机的转速，实现冲次的任意调整。本发明实现节能降耗，稳产增产，解决了现有低液量油井无法再降低运行转速的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用伺服控制系统的抽油机及方法，更确切地说是涉及一种可根据动液面调整冲程、冲次，增液降耗的新型抽油机。
背景技术
在石油开采后期，普遍油井的液量为低液量，目前公知的对于低液量的开采方法是：采用间开抽油机开采或采用一级降速或二级降速开采，但对于冬季环境下，为了防止管道堵塞，只能采用一级降速或二级降速开采，上述方法多数不能满足低液量油井最佳开采方案，不能满足油井最佳的节能降耗。
发明内容
针对上述技术问题存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用伺服控制系统的抽油机及方法。
一种应用伺服控制系统的抽油机，包括，抽油机底座(14)以及固定在抽油机底座(14)上的抽油机支架(13)，游梁(11)铰接在抽油机支架(13)上，在游梁(11)前端安装有驴头，其特征在于：伺服电机(1)的输出端通过连轴器(2)与电机减速箱(3)的输入端连接，卷轴器(4)固定在电机减速箱(3)的输出端，尼龙树脂耐磨皮带(5)一端缠绕在卷轴器(4)内，另一端固定在加固延长架(6)的拉力传感器(18)上；
伺服电机(1)作为动力源，带动电机减速箱(3)及卷轴器(4)正反转，对尼龙树脂耐磨皮带(5)进行收放操作，实现抽油机的往复运行，实现开采；
自动控制器(9)获取油井动液面信息，并将获取到的动液面信息发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的转速，实现冲次的任意调整。
所述的自动控制器(9)通过动液面传感器(19)或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，当油井动液面高时，伺服电机控制器(8)自动提高伺服电机(1)转速，当油井动液面低时，伺服电机控制器(8)自动降低伺服电机(1)转速，动液面传感器(19)固定在井口位置，与自动控制器(9)之间通过无线进行信号传输。
在游梁(11)上通过磁石吸附有电机信号采集器(10)，所述的电机信号采集器(10)采集抽油机上下行程信号，并将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器(9)，自动控制器(9)发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的正反转。
所述的自动控制器(9)与伺服电机控制器(8)通过网线进行逻辑控制，伺服电机(1)通过信号电缆(17)与伺服电机控制器(8)连接。
所述的伺服电机(1)通过动力电缆(16)与控制柜(7)连接，由控制柜(7)进行供电，伺服电机(1)、电机减速箱(3)和卷轴器(4)装设于防护箱(15)内。
所述的加固延长架(6)安装在游梁(11)的后端，拉力传感器(18)安装在加固延长架(6)的末端。
所述的拉力传感器(18)、电机信号采集器(10)与自动控制器(9)之间通过无线或有线进行数据采集。
为防止尼龙树脂耐磨皮带(5)出现断裂现象，在游梁(11)与支架(13)之间安装有备用保护绳(12)。
当尼龙树脂耐磨皮带(5)发生断裂时，拉力传感器(18)采集的拉力信号会发生突变，自动控制器(9)根据拉力信号变化，由伺服电机控制器(8)自动控制伺服电机(1)停机。
一种应用伺服控制系统的抽油机的抽油方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)接通控制柜(7)的电源，启动伺服电机(1)运转；
(b)电机信号采集器(10)采集抽油机上下行程信号，将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器(9)，自动控制器(9)发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的正反转；
(c)伺服电机(1)带动电机减速箱(3)及卷轴器(4)正反转，对尼龙树脂耐磨皮带(5)进行收放操作，尼龙树脂耐磨皮带(5)带动加固延长架(6)和游梁(11)上下往复运动，使驴头带动抽油杆作上下往复运动，实现开采；
(d)自动控制器(9)通过动液面传感器(19)或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，并将获取到的油井动液面信息通过网线发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的转速，实现抽油机运行的精准控制，冲程、冲次的任意调整。
本发明的有益效果是：自动控制器通过动液面自动调整抽油机的冲次，达到低液量油井的最佳运行状态，实现节能降耗，稳产增产。根据伺服电机的运行特性，实现了抽油机运行的精准控制，冲次的任意调整，解决了现有低液量油井无法再降低运行转速的难题。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图中：伺服电机1、连轴器2、电机减速箱3、卷轴器4、尼龙树脂耐磨皮带5、加固延长架6、控制柜7、伺服电机控制器8、自动控制器9、电机信号采集器10、游梁11、备用保护绳12、抽油机支架13、抽油机底座14、防护箱15、动力电缆16、信号电缆17、拉力传感器18、动液面传感器19。
具体实施方式
如图1所示，在抽油机底座14上分别经螺栓固定有抽油机支架13和防护箱15，在抽油机支架13上铰接有游梁11，所述的游梁11前端安装有驴头，后端安装有加固延长架6，加固延长架6采用焊接或螺栓连接的方式固定在游梁11的尾部，用于增加游梁11的强度，达到省力效果，在加固延长架6的末端安装有拉力传感器18。
伺服电机1的输出端通过连轴器2与电机减速箱3的输入端连接，卷轴器4经螺栓固定在电机减速箱箱3的输出端，尼龙树脂耐磨皮带5一端缠绕在卷轴器4内，另一端固定在拉力传感器18上。伺服电机1作为动力源，带动电机减速箱3及卷轴器4正反转，对尼龙树脂耐磨皮带5进行收放操作，实现抽油机的往复运行。
伺服电机1通过动力电缆16与控制柜7连接，由控制柜7进行供电，伺服电机1、电机减速箱3和卷轴器4装设于防护箱15内。自动控制器9与伺服电机控制器8通过网线进行逻辑控制，伺服电机控制器8通过信号电缆17与伺服电机1连接。
自动控制器9通过动液面传感器19或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，并将获取到的动液面信息发送至伺服电机控制器8，由伺服电机控制器8控制伺服电机1的转速，实现冲次的任意调整。当油井动液面高时，伺服电机控制器8自动提高伺服电机1转速，当油井动液面低时，伺服电机控制器8自动降低伺服电机1转速。动液面传感器19固定在井口位置，与自动控制器9之间通过无线进行信号传输。
在游梁11上通过磁石吸附有电机信号采集器10，电机信号采集器10采集抽油机上下行程信号，并将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器9，自动控制器9发送至伺服电机控制器8，由伺服电机控制器8控制伺服电机1的正反转。
拉力传感器18、电机信号采集器10与自动控制器9之间通过无线或有线进行数据采集。
为防止尼龙树脂耐磨皮带5出现断裂现象，在游梁11与支架13之间安装有备用保护绳12。当尼龙附脂耐磨皮带5发生断裂时，拉力传感器18采集的拉力信号会发生突变，自动控制器9根据拉力信号变化，由伺服电机控制器8自动控制伺服电机1停机。
一种应用伺服控制系统的抽油机的抽油方法，包括如下步骤：
(a)接通控制柜7的电源，启动伺服电机1运转；
(b)电机信号采集器10采集抽油机上下行程信号，将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器9，自动控制器9发送至伺服电机控制器8，由伺服电机控制器8控制伺服电机1的正反转；
(c)伺服电机1带动电机减速箱3及卷轴器4正反转，对尼龙树脂耐磨皮带5进行收放操作，尼龙树脂耐磨皮带5带动加固延长架6和游梁11上下往复运动，使驴头带动抽油杆作上下往复运动，实现开采；
(d)自动控制器9通过动液面传感器19或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，并将获取到的油井动液面信息通过网线发送至伺服电机控制器8，由伺服电机控制器8控制伺服电机1的转速，实现抽油机运行的精准控制，冲程、冲次的任意调整。
本发明用伺服电机1替代了传统的三相异步电动机，根据伺服电机运行特性，实现了抽油机运行的精准控制，冲次的任意调整。用尼龙树脂耐磨皮带5替代了传统的硬连接的新型抽油机。
Claims (10)
1.一种应用伺服控制系统的抽油机，包括，抽油机底座(14)以及固定在抽油机底座(14)上的抽油机支架(13)，游梁(11)铰接在抽油机支架(13)上，在游梁(11)前端安装有驴头，其特征在于：伺服电机(1)的输出端通过连轴器(2)与电机减速箱(3)的输入端连接，卷轴器(4)固定在电机减速箱(3)的输出端，尼龙树脂耐磨皮带(5)一端缠绕在卷轴器(4)内，另一端固定在加固延长架(6)的拉力传感器(18)上；
伺服电机(1)作为动力源，带动电机减速箱(3)及卷轴器(4)正反转，对尼龙树脂耐磨皮带(5)进行收放操作，实现抽油机的往复运行，实现开采；
自动控制器(9)获取油井动液面信息，并将获取到的动液面信息发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的转速，实现冲次的任意调整。
2.根据权利要求1所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：所述的自动控制器(9)通过动液面传感器(19)或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，当油井动液面高时，伺服电机控制器(8)自动提高伺服电机(1)转速，当油井动液面低时，伺服电机控制器(8)自动降低伺服电机(1)转速，动液面传感器(19)固定在井口位置，与自动控制器(9)之间通过无线进行信号传输。
3.根据权利要求1所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：在游梁(11)上通过磁石吸附有电机信号采集器(10)，所述的电机信号采集器(10)采集抽油机上下行程信号，并将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器(9)，自动控制器(9)发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的正反转。
4.根据权利要求3所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：所述的自动控制器(9)与伺服电机控制器(8)通过网线进行逻辑控制，伺服电机(1)通过信号电缆(17)与伺服电机控制器(8)连接。
5.根据权利要求4所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：所述的伺服电机(1)通过动力电缆(16)与控制柜(7)连接，由控制柜(7)进行供电，伺服电机(1)、电机减速箱(3)和卷轴器(4)装设于防护箱(15)内。
6.根据权利要求1所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：所述的加固延长架(6)安装在游梁(11)的后端，拉力传感器(18)安装在加固延长架(6)的末端。
7.根据权利要求6所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：所述的拉力传感器(18)、电机信号采集器(10)与自动控制器(9)之间通过无线或有线进行数据采集。
8.根据权利要求1所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：为防止尼龙树脂耐磨皮带(5)出现断裂现象，在游梁(11)与支架(13)之间安装有备用保护绳(12)。
9.根据权利要求8所述的一种应用伺服控制系统的抽油机，其特征在于：当尼龙树脂耐磨皮带(5)发生断裂时，拉力传感器(18)采集的拉力信号会发生突变，自动控制器(9)根据拉力信号变化，由伺服电机控制器(8)自动控制伺服电机(1)停机。
10.根据权利要求1所述的一种应用伺服控制系统的抽油机的抽油方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)接通控制柜(7)的电源，启动伺服电机(1)运转；
(b)电机信号采集器(10)采集抽油机上下行程信号，将采集到的信号通过无线或有线发送到自动控制器(9)，自动控制器(9)发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的正反转；
(c)伺服电机(1)带动电机减速箱(3)及卷轴器(4)正反转，对尼龙树脂耐磨皮带(5)进行收放操作，尼龙树脂耐磨皮带(5)带动加固延长架(6)和游梁(11)上下往复运动，使驴头带动抽油杆作上下往复运动，实现开采；
(d)自动控制器(9)通过动液面传感器(19)或人工输入动液面参数来获取油井动液面信息，并将获取到的油井动液面信息通过网线发送至伺服电机控制器(8)，由伺服电机控制器(8)控制伺服电机(1)的转速，实现抽油机运行的精准控制，冲程、冲次的任意调整。
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