CN110374577A - 油井数字远程集群控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开油井数字远程集群控制系统，包括井口变频终端和远程监控终端，每个井口变频终端对应一台抽油机；所述井口变频终端的供电来源为：网电、风电或者光伏电中的任意一种，经变压器、整流滤波器处理后的直流电；所述整流滤波器就近接在所述变压器副边中低压侧。本发明的有益效果在于：1、有利于降低网侧电流谐波污染及提高功率因数，又可以大幅度降低系统造价；2、提高了系统节能效率，又可以避免倒发电能量馈入电网和倒灌冲激；3、不存在由于交流功率引起的无功电流损耗、集肤效应、电磁感应损耗，绝缘要求较低，输电线路压降小、距离远、容量大；降低了由于反馈能量带来的变压器损耗；4、从根本上解决抽油机现场盗电问题。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机控制装置技术领域，具体涉及油井数字远程集群控制系统。
背景技术
传统抽油机采用交流供电，输电电压受距离影响较大，输电过程中压降较大；通常抽油机与供电变压器距离远则线损及压降大，甚至起动困难；距离近则井口变压器冗余容量大，运行费用高。
另外，抽油机电机往往工作于"大马拉小车"状态，这一特点造成抽油机电机功率因数低、抽油机不平衡馈能损耗大、油井变压器冗余容量大，变压器损耗严重等问题。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供油井数字远程集群控制系统，采用一种基于直流母线供电的直流互馈型抽油机集群控制系统，克服目前众多的抽油机电控技术和管理系统配置不合理、抽油机运行能耗和供电线路和变压器损耗严重等缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
油井数字远程集群控制系统，包括井口变频终端和远程监控终端，每个井口变频终端对应一台抽油机；每个井口变频终端将对应的抽油机的运行状态参数发送给远程监控终端，远程监控终端对所有抽油机的运行状态参数进行融合、分析计算后输出对应于每台抽油机的运行控制参数，分别下达给每一抽油机对应的井口变频终端，井口变频终端根据接收到运行控制参数控制对应的抽油机运行；
所述井口变频终端的供电来源为：网电、风电或者光伏电中的任意一种，经变压器、整流滤波器处理后的直流电；所述整流滤波器就近接在所述变压器副边中低压侧。
优选地，所述井口变频终端包括柜体以及设置在柜体内的信号检测模块、DSP处理模块、RTU远程模块、变频器和人机交互显示屏；所述信号检测模块包括荷载位移一体化传感器、单井含水在线测量模块、电耗计量单元和流量、压力、温度多参数检测计；所述荷载位移一体化传感器、单井含水在线测量模块、电耗计量单元和流量、压力、温度多参数检测计分别通过ZIGBEE网络向RTU远程模块及远程监控终端发送数据；所述DSP处理模块与所述变频器控制连接，所述变频器与抽油机电机典型连接，所述人机交互显示屏与所述DSP处理模块连接，用于显示示功图、电功图、液量趋势、电能参数、平衡度、冲次信息；所述电耗计量单元对单井能耗进行实时监测。
优选地，所述RTU远程模块还连接于油田MIS系统，实现与油田MIS系统的通信，所述RTU远程模块上传运行状态参数，下载调整运行控制参数的命令。
优选地，所述荷载位移一体化传感器安装在抽油机悬绳器处；所述单井含水在线测量模块和流量、压力、温度多参数检测计分别安装在井口处。
优选地，所述井口变频终端内还设有电功图测试分析单元，通过电功图分析动液面变化情况、泵充满度和抽油机平衡情况，实时调整抽油机冲次，控制调整抽油机平衡块位置。
优选地，所述远程监控终端包括中央处理模块和中央通信模块，所述中央通信模块连接于多个井口变频终端，实现远程监控终端与多个井口变频终端的通信；所述中央处理模块，接收到多个井口变频终端的数据后，集成优化算法，根据不同的目标形式，进行控制优化。
本发明的有益效果在于：
1、有利于降低网侧电流谐波污染及提高功率因数，又可以大幅度降低系统造价。
2、提高了系统节能效率，又可以避免倒发电能量馈入电网和倒灌冲激。
3、直流母线供电不存在由于交流功率引起的无功电流损耗、集肤效应、电磁感应损耗等，绝缘要求较低。输电线路压降小、距离远、容量大；同时也降低了由于反馈能量带来的变压器无谓损耗。
4、从根本上解决抽油机现场盗电问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的油井数字远程集群控制系统的结构框图；
图2为实施例中井口变频终端的结构框图；
图3为实施例中远程监控终端的结构框图；
图4为实施例中信号检测模块的结构框图。
附图标记说明：
1-井口变频终端，2-远程监控终端，3-抽油机，4-网电，5-变压器，6-整流滤波器，7-信号检测模块，8-DSP处理模块，9-RTU远程模块，10-变频器，11-人机交互显示屏，12-荷载位移一体化传感器,13-单井含水在线测量模块，14-电耗计量单元，15-流量、压力、温度多参数检测计，16-油田MIS系统，17-电功图测试分析单元，18-中央处理模块，19-中央通信模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，油井数字远程集群控制系统，包括井口变频终端1和远程监控终端2，每个井口变频终端对应一台抽油机3；每个井口变频终端1将对应的抽油机3的运行状态参数发送给远程监控终端2，远程监控终端2对所有抽油机3的运行状态参数进行融合、分析计算后输出对应于每台抽油机3的运行控制参数，分别下达给每一抽油机3对应的井口变频终端1，井口变频终端1根据接收到运行控制参数控制对应的抽油机3运行；
井口变频终端的供电来源为：网电4经变压器5、整流滤波器6处理后的直流电；通过公共直流母线，使同一变压器5和网侧整流滤波器6冗余容量为多台抽油机井口变频终端1，从而既降低了变压器5的冗余容量，又节省了井口变频终端1的电源，直流母线供电不存在由于交流功率引起的无功电流损耗、集肤效应、电磁感应损耗等，绝缘要求较低；且输电线路压降小、距离远、容量大，同时也降低了由于反馈能量带来的变压器无谓损耗；
整流滤波器6就近接在变压器5副边中低压侧，抽油机3附近的直流母线电源无法被盗电利用，更无法通过变压器变压，从根本上解决抽油机现场盗电的问题。
进一步的，井口变频终端1包括柜体以及设置在柜体内的信号检测模块7、DSP处理模块8、RTU远程模块9、变频器10和人机交互显示屏11；信号检测模块包括荷载位移一体化传感器12、单井含水在线测量模块13、电耗计量单元14和流量、压力、温度多参数检测计15；荷载位移一体化传感器12、单井含水在线测量模块13、电耗计量单元14和流量、压力、温度多参数检测计15分别通过ZIGBEE网络向RTU远程模块9及远程监控终端2发送数据；DSP处理模块8与变频器10控制连接，变频器10与抽油机3连接，人机交互显示屏11与DSP处理模块8连接，用于显示示功图、电功图、液量趋势、电能参数、平衡度、冲次信息；电耗计量单元14对单井能耗进行实时监测，并可借助于测试分析软件进行节能效果分析。
进一步的，RTU远程模块9还连接于油田MIS系统16，实现与油田MIS系统16的通信，RTU远程模块9上传运行状态参数，下载调整运行控制参数的命令。
进一步的，荷载位移一体化传感器12安装在抽油机悬绳器处；单井含水在线测量模块13和流量、压力、温度多参数检测计14分别安装在井口处。
进一步的，井口变频终端1内还设有电功图测试分析单元17，通过电功图分析动液面变化情况、泵充满度和抽油机平衡情况，实时调整抽油机冲次，控制调整抽油机平衡块位置。
进一步的，远程监控终端2包括中央处理模块18和中央通信模块19，中央通信模块18连接于多个井口变频终端1，实现远程监控终端2与多个井口变频终端1的通信；中央处理模块18，接收到多个井口变频终端1的数据后，集成优化算法，根据不同的目标形式，进行控制优化；远程监控终端2与各井口变频终端1的网络化通讯监控系统，可以根据井下供液状况及规划要求，随时发布命令，实现油井抽油机冲次的平滑调节和采油区块井间协调群控。
本发明将油井根据供电距离近远，划分为多个采油区块，每个区块各油井电控终端通过直流母线统一供电，将逆变器的控制与抽油机的特殊工况及检测保护功能相结合，采用RTU配合高性能DSP单片机对逆变终端及网络通信进行统一控制和管理。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.油井数字远程集群控制系统，包括井口变频终端和远程监控终端，每个井口变频终端对应一台抽油机；每个井口变频终端将对应的抽油机的运行状态参数发送给远程监控终端，远程监控终端对所有抽油机的运行状态参数进行融合、分析计算后输出对应于每台抽油机的运行控制参数，分别下达给每一抽油机对应的井口变频终端，井口变频终端根据接收到运行控制参数控制对应的抽油机运行；其特征在于，所述井口变频终端的供电来源为：网电、风电或者光伏电中的任意一种，经变压器、整流滤波器处理后的直流电；所述整流滤波器就近接在所述变压器副边中低压侧。
2.如权利要求1所述的油井数字远程集群控制系统，其特征在于，所述井口变频终端包括柜体以及设置在柜体内的信号检测模块、DSP处理模块、RTU远程模块、变频器和人机交互显示屏；所述信号检测模块包括荷载位移一体化传感器、单井含水在线测量模块、电耗计量单元和流量、压力、温度多参数检测计；所述荷载位移一体化传感器、单井含水在线测量模块、电耗计量单元和流量、压力、温度多参数检测计分别通过ZIGBEE网络向RTU远程模块及远程监控终端发送数据；所述DSP处理模块与所述变频器控制连接，所述变频器与抽油机电机典型连接，所述人机交互显示屏与所述DSP处理模块连接，用于显示示功图、电功图、液量趋势、电能参数、平衡度、冲次信息；所述电耗计量单元对单井能耗进行实时监测。
3.如权利要求2所述的油井数字远程集群控制系统，其特征在于，所述RTU远程模块还连接于油田MIS系统，实现与油田MIS系统的通信，所述RTU远程模块上传运行状态参数，下载调整运行控制参数的命令。
4.如权利要求2所述的油井数字远程集群控制系统，其特征在于，所述荷载位移一体化传感器安装在抽油机悬绳器处；所述单井含水在线测量模块和流量、压力、温度多参数检测计分别安装在井口处。
5.如权利要求1所述的油井数字远程集群控制系统，其特征在于，所述井口变频终端内还设有电功图测试分析单元，通过电功图分析动液面变化情况、泵充满度和抽油机平衡情况，实时调整抽油机冲次，控制调整抽油机平衡块位置。
6.如权利要求1所述的油井数字远程集群控制系统，其特征在于，所述远程监控终端包括中央处理模块和中央通信模块，所述中央通信模块连接于多个井口变频终端，实现远程监控终端与多个井口变频终端的通信；所述中央处理模块，接收到多个井口变频终端的数据后，集成优化算法，根据不同的目标形式，进行控制优化。
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