CN112664183A - 一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法 - Google Patents

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严川
孙娟
孙小聪
王楠
高志鹏
朱玉波
丛昕
曾祥泰
孟令方
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Abstract

本发明涉及石油勘查的技术领域,具体公开了一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法,所述的装置包括电功率传感器、载荷位移传感器、同步控制发射单元、同步控制接收单元、中央处理单元以及显示器,所述的电功率传感器与抽油机的驱动电机串联,并且适用于油田所有抽油机所配置的驱动电机进行有功功率和有功电度的测量;所述的载荷位移传感器与抽油机悬绳器串联,并且适用于油田所有抽油机在悬绳器处进行的载荷和位移参数的测量;所述的同步控制发射单元与电功率传感器通信连接;所述的同步控制接收单元与载荷位移传感器通信连接,同步控制载荷位移传感器开启,本发明结构简单,使用方便。

Description

一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法
技术领域
本发明涉及石油勘查的技术领域,具体为一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法。
背景技术
目前油田传统抽油机的平衡度测量主要是通过电流法和功率法两种方式进行测量,测量时要分别接入电流表计和功率表计;产量测量主要是采用油气分离器,测产车进行产量计量;示功图需要安装相应设备。上述抽油机的平衡度、示功图以及产量测量设备复杂,需要较多的维护力量,人力、物力消耗多。
基于此,需要一种可靠性高、实用性强的抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置与方法,本发明从抽油机功率曲线中进行数据挖掘,提出了基于抽油机功率曲线的自动平衡度、示功图和产量判断方法与装置,本发明采用分项法,将一段时间内的电机消耗的有功功率、抽油机本体消耗的有功功率、悬绳器处消耗的有功功率进行综合计算,解析出抽油机的平衡度、示功图和产量等关键数据,为油井安全经济运行奠定基础。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置,所述的装置包括电功率传感器、载荷位移传感器、同步控制发射单元、同步控制接收单元、中央处理单元以及显示器,其中:所述的电功率传感器与抽油机的驱动电机串联,并且适用于油田所有抽油机所配置的驱动电机进行有功功率和有功电度的测量;所述的载荷位移传感器与抽油机悬绳器串联,并且适用于油田所有抽油机在悬绳器处进行的载荷和位移参数的测量;所述的同步控制发射单元与电功率传感器通信连接;所述的同步控制接收单元与载荷位移传感器通信连接,并且在接受到同步控制发射单元发出的电功率传感器开启信息后,控制载荷位移传感器开启;所述的中央处理单元用于储存和处理电功率传感器和载荷位移传感器的测量数据;所述的显示器用于显示处理后的数据。
进一步的,所述的电功率传感器、同步控制发射单元、中央处理单元以及显示器安装在抽油机电机控制柜内;所述的载荷位移传感器、同步控制接收单元安装在抽油机悬绳器处。
一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量方法,所述的测量方法包括获取电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1;电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2;载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W3;载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W4;其中:所述的自动平衡度的测量方法为抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1与抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2的比值;所述的示功图测量方法包括两种测量方法:第一种测量方法为:载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的上半部分;载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的下半部分;油井示功图图形的上半部分与下半部分,构成完整的油井示功图;所述的产量的测量方法为直接由载荷位移传感器测量出的完整的油井示功图的面积乘以矫正系数。
进一步的,所述的示功图还具有第二种测量方法,该测量方法包括电功率传感器按照设定的采样周期离散化测量出:T1时间对应的有功功率P1,T2时间对应的有功功率P2,T3时间对应的有功功率P3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时TN时间对应的有功功率PN,电功率传感器测量到的总的有功电量W(t)等于各个时间段与对应的有功功率做乘积,然后累加和,即W(t) = P1T1+ P2T2+……+PNTN;载荷位移传感器按照设定的采样周期离散化测量出:位移为S1 时对应的力F1,位移为S2 时对应的力F2,位移为S3 时对应的力F3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时位移为SN时对应的力FN,载荷位移传感器测量到的总的做功W(s)等于各个位移段与对应的力做乘积,然后累加和,即W(s) = S1F1+S2F2+……+SNFN;求出抽油机本体部分功率消耗,由如下方法求得:电功率传感器测量到的W(t)减去载荷位移传感器测量到的W(s),就得到了抽油机本体部分功率消耗W(d),即W(d)=(P1T1+ P2T2+……+PNTN)-(S1F1+ S2F2+……+SNFN)间接示功图产生的方法将载荷位移传感器测量到的W(s)数据存储到中央处理单元;将电功率传感器测量到的W(t)数据存储到中央处理单元;将载荷位移传感器拆除;将电功率传感器测量到的W(t)数据减去载荷位移传感器测量到的W(s)数据,就得到示功图,功图表述为:W(t)- W(s)
进一步的,所述的产量还具有第二种测量方法,该测量方法包括用第二种方法得到的油井示功图的面积乘以矫正系数就得到油井产量。
有益效果:
本发明提供了一种全新的方法和装置,基于抽油机功率曲线获得自动平衡度、示功图和产量,操作方便,为了能够快速准确的进行抽油机的平衡度、示功图和产量测量,本发明从抽油机功率曲线中进行数据挖掘,提出了基于抽油机功率曲线的自动平衡度、示功图和产量判断方法与装置。本发明采用分项法,将一段时间内的电机消耗的有功功率、抽油机本体消耗的有功功率、悬绳器处消耗的有功功率进行综合计算,解析出抽油机的平衡度、示功图和产量等关键数据,为油井安全经济运行奠定基础。
附图说明
图1为本发明的示意图。
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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅附图,本发明提供的一种实施例:一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置,所述的装置包括电功率传感器、载荷位移传感器、同步控制发射单元、同步控制接收单元、中央处理单元以及显示器,其中:所述的电功率传感器与抽油机的驱动电机串联,并且适用于油田所有抽油机所配置的驱动电机进行有功功率和有功电度的测量;所述的载荷位移传感器与抽油机悬绳器串联,并且适用于油田所有抽油机在悬绳器处进行的载荷和位移参数的测量;所述的同步控制发射单元与电功率传感器通信连接;所述的同步控制接收单元与载荷位移传感器通信连接,并且在接受到同步控制发射单元发出的电功率传感器开启信息后,控制载荷位移传感器开启;所述的中央处理单元用于储存和处理电功率传感器和载荷位移传感器的测量数据;所述的显示器用于显示处理后的数据。
同步控制发射单元、同步控制接收单元、中央处理单元以及显示器等部件属于工业级通用元器件。
本发明所述的各部件安装位置如下:电功率传感器、同步控制发射单元、中央处理单元以及显示器安装在抽油机电机控制柜内;载荷位移传感器、同步控制接收单元安装在抽油机悬绳器处。
本发明各部件连接方式如下:电功率传感器与抽油机的驱动电机串联,同步控制发射单元、中央处理单元以及显示器集成在印刷板上,安装在抽油机电机控制柜内合适的位置;载荷位移传感器与抽油机悬绳器串联,同步控制接收单元与载荷位移传感器集成在一起,外部有防雨外壳保护。
进一步的,所述的电功率传感器、同步控制发射单元、中央处理单元以及显示器安装在抽油机电机控制柜内;所述的载荷位移传感器、同步控制接收单元安装在抽油机悬绳器处。
一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量方法,所述的测量方法包括获取电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1(单位千瓦时kWh,换算成焦耳,1kWh=3600000J);电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2(单位千瓦时kWh,换算成焦耳,1kWh=3600000J);载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W3,单位焦耳J;载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W4,单位焦耳J;其中:所述的自动平衡度的测量方法为抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1与抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2的比值;所述的示功图测量方法包括载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的上半部分,横坐标是位移(米),纵坐标是力(千牛顿);载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的下半部分,横坐标是位移(米),纵坐标是力(千牛顿);自动平衡度有两种定义,一是抽油机上冲程电流最大值与抽油机下冲程电流最大值的比值;二是抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1与抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2的比值;油井示功图图形的上半部分与下半部分,构成完整的油井示功图;所述的产量的测量方法为直接由载荷位移传感器测量出的完整的油井示功图的面积乘以矫正系数。
进一步的,所述的示功图还具有第二种测量方法,该测量方法包括电功率传感器按照设定的采样周期离散化测量出:T1时间对应的有功功率P1,T2时间对应的有功功率P2,T3时间对应的有功功率P3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时TN时间对应的有功功率PN,电功率传感器测量到的总的有功电量W(t)等于各个时间段与对应的有功功率做乘积,然后累加和,即W(t) = P1T1+ P2T2+……+PNTN;载荷位移传感器按照设定的采样周期离散化测量出:位移为S1时对应的力F1,位移为S2时对应的力F2,位移为S3时对应的力F3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时位移为SN 时对应的力FN,载荷位移传感器测量到的总的做功W(s)等于各个位移段与对应的力做乘积,然后累加和,即W(s) = S1F1+S2F2+……+SNFN;求出抽油机本体部分功率消耗,由如下方法求得:电功率传感器测量到的W(t)减去载荷位移传感器测量到的W(s),就得到了抽油机本体部分功率消耗W(d),即W(d) =(P1T1+ P2T2+……+PNTN)-(S1F1+ S2F2+……+SNFN)间接示功图产生的方法将载荷位移传感器测量到的W(s)数据存储到中央处理单元;将电功率传感器测量到的W(t)数据存储到中央处理单元;将载荷位移传感器拆除;将电功率传感器测量到的W(t)数据减去载荷位移传感器测量到的W(s)数据,得到示功图W(d)
即:本专利示功图表述为:W(t)- W(s)。进一步的,所述的产量还具有第二种测量方法,该测量方法包括用第二种方法得到的油井示功图的面积乘以矫正系数就得到油井产量。
矫正系数的获得方法,第一步通过在油井井口,安装求产装置,测量出实际产量;第二步用所述的油井示功图的面积计算出来油井计算产量;第三步用实际产量除以计算产量,得到矫正系数。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置,其特征在于:所述的装置包括电功率传感器、载荷位移传感器、同步控制发射单元、同步控制接收单元、中央处理单元以及显示器,其中:所述的电功率传感器与抽油机的驱动电机串联,并且适用于油田所有抽油机所配置的驱动电机进行有功功率和有功电度的测量;所述的载荷位移传感器与抽油机悬绳器串联,并且适用于油田所有抽油机在悬绳器处进行的载荷和位移参数的测量;所述的同步控制发射单元与电功率传感器通信连接;所述的同步控制接收单元与载荷位移传感器通信连接,并且在接受到同步控制发射单元发出的电功率传感器开启信息后,控制载荷位移传感器开启;所述的中央处理单元用于储存和处理电功率传感器和载荷位移传感器的测量数据;所述的显示器用于显示处理后的数据。
2.根据权利要求1所述的抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量装置,其特征在于:所述的电功率传感器、同步控制发射单元、中央处理单元以及显示器安装在抽油机电机控制柜内;所述的载荷位移传感器、同步控制接收单元安装在抽油机悬绳器处。
3.一种抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量方法,其特征在于:所述的测量方法包括获取电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1;电功率传感器测量出抽油机的驱动电机在抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2;载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W3;载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载所消耗的功W4;其中:所述的自动平衡度的测量方法为抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1与抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2的比值;自动平衡度有两种定义,一是抽油机上冲程电流最大值与抽油机下冲程电流最大值的比值;二是抽油机上冲程时间内所消耗的有功电量W1与抽油机下冲程时间内所消耗的有功电量W2的比值;所述的示功图测量方法包括两种测量方法,一是常规测量方法,二是本发明所述方法;常规测量方法如下:载荷位移传感器测量出抽油机上冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的上半部分;载荷位移传感器测量出抽油机下冲程运行过程中油井井口负载力与位移的关系曲线,构成油井示功图图形的下半部分;油井示功图图形的上半部分与下半部分,构成完整的油井示功图;所述的产量的测量方法为直接由载荷位移传感器测量出的完整的油井示功图的面积乘以矫正系数;矫正系数的获得方法,第一步通过在油井井口,安装求产装置,测量出实际产量;第二步用所述的油井示功图的面积计算出来油井计算产量;第三步用实际产量除以计算产量,得到矫正系数。
4.根据权利要求3所述的抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量方法,其特征在于:所述的示功图还具有第二种测量方法,该测量方法包括电功率传感器按照设定的采样周期离散化测量出:T1时间对应的有功功率P1,T2时间对应的有功功率P2,T3时间对应的有功功率P3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时TN时间对应的有功功率PN,电功率传感器测量到的总的有功电量W(t)等于各个时间段与对应的有功功率做乘积,然后累加和,即W(t) =P1T1+ P2T2+……+PNTN;载荷位移传感器按照设定的采样周期离散化测量出:位移为S1时对应的力F1,位移为S2时对应的力F2,位移为S3时对应的力F3……一直到抽油机一个功率曲线周期结束时位移为SN 时对应的力FN,载荷位移传感器测量到的总的做功W(s)等于各个位移段与对应的力做乘积,然后累加和,即W(s) = S1F1+S2F2+……+SNFN;求出抽油机本体部分功率消耗,由如下方法求得:电功率传感器测量到的W(t)减去载荷位移传感器测量到的W(s),就得到了抽油机本体部分功率消耗W(d),即W(d)=(P1T1+ P2T2+……+PNTN)-(S1F1+ S2F2+……+SNFN)间接示功图产生的方法:将载荷位移传感器测量到的W(s)数据存储到中央处理单元;将电功率传感器测量到的W(t)数据存储到中央处理单元;将载荷位移传感器拆除;将电功率传感器测量到的W(t)数据减去载荷位移传感器测量到的W(s)数据,就得到示功图,功图表述为:W(t)- W(s)
5.根据权利要求4 所述的抽油机的自动平衡度、示功图和产量测量方法,其特征在于:所述的产量还具有第二种测量方法,该测量方法包括用第二种方法得到的油井示功图的面积乘以矫正系数就得到油井产量。
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