CN112796711A - 一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抽油机控制系统，特别涉及一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统；包括触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机，所述伺服控制器包括主控板、驱动板、IGBT、整流模块和电参数测量模块，所述电控设备包括接触器、断路器和按钮，所述触摸屏用于对伺服控制器进行参数设定、状态监视以及运行控制的操作，结合油井生产参数，建立逻辑参数计算电动机正反转的数学模型，驱动IGBT的开关输出幅值可调的PWM波，通过主控板控制接触器，用于调节电动机的正反运行方向和运行速度。本发明利用屏控变冲程技术改变电机正反运行方向和运行速度，合理化控制动液面采油。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机控制系统，特别涉及一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统。
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。从提高泵效和节能的角度来看，间抽抽油工作是稳定液面工况的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。
现有技术中，采用间抽采油技术的大多数井都有统一固定的间抽制度，往往存在增加工人劳动强度、无法精确控制间抽时间、管理难度大以及工作制度难以执行到位的问题，此外，由于井位偏远且交通不便、阴雨和风雪恶劣天气以及冬季停机容易冻井口等问题的出现都无法实施间抽采油制度。
为此，提出一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，利用屏控变冲程技术改变电机正反运行方向和运行速度，合理化控制动液面采油。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，包括触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机，所述伺服控制器包括主控板、驱动板、IGBT、整流模块和电参数测量模块，所述伺服控制器用于执行触摸屏控制指令和采集油井生产数据，所述电控设备包括接触器、断路器和按钮，所述触摸屏用于对伺服控制器进行参数设定、状态监视以及运行控制的操作，结合油井生产参数，建立逻辑参数计算电动机正反转的数学模型，驱动IGBT的开关输出幅值可调的PWM波，通过主控板控制接触器，用于调节电动机的正反运行方向和运行速度，所述触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机之间及各设备内部之间电连接。
具体的，所述触摸屏的主控系统为MCGS嵌入式系统，通过读取伺服控制器上的油井生产参数，将油井生产数据在触摸屏进行显示，通过MCGS嵌入式系统进行逻辑参数设定，并建立电动机正反转的数学模型。
具体的，所述触摸屏通过Modbus485通讯电缆跟伺服控制器进行电连接。
具体的，所述触摸屏为LED真彩触摸屏。
具体的，所述电参数测量模块为伺服控制器内部集成的电参数测量模块。
具体的，所述抽油机为游梁式抽油机。
本发明的有益效果为：本发明通过改变电动机运行方向和运转速度，进而调节抽油机冲程，确定油井合理控制动液面的自动调控方法，达到了油井供液能力与采液能力的自适应，使抽油机井高效运行；同时，不停机调节抽油机运行冲程，有效提高工作效率，降低工人劳动强度，延长修井周期。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的某个油井在一定时间内以固定频率运行的电流变化图。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
参考附图1，一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，包括触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机，所述伺服控制器包括主控板、驱动板、IGBT、整流模块和电参数测量模块，所述伺服控制器用于执行触摸屏控制指令和采集油井生产数据，所述电控设备包括接触器、断路器和按钮，用于对电动机的启停、保护等工作，所述触摸屏用于对伺服控制器进行参数设定、状态监视以及运行控制的操作，结合油井生产参数，建立逻辑参数计算电动机正反转的数学模型，驱动IGBT的开关输出幅值可调的PWM波，通过主控板控制接触器，用于调节电动机的正反运行方向和运行速度，所述触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机之间及各设备内部之间电连接；本发明通过改变电动机运行方向和运转速度，进而调节抽油机冲程，确定油井合理控制动液面的自动调控方法，达到了油井供液能力与采液能力的自适应，使抽油机井高效运行；同时，不停机调节抽油机运行冲程，有效提高工作效率，降低工人劳动强度，延长修井周期。
具体的，所述触摸屏的主控系统为MCGS嵌入式系统，通过读取伺服控制器上的油井生产参数，将油井生产数据在触摸屏进行显示，通过MCGS嵌入式系统进行逻辑参数设定，并建立电动机正反转的数学模型。
进一步的，本发明涉及的触摸屏，以窗口为操作界面，利用图形化的方法和Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，实时调用油井生产数据，实现控制运行流程。
进一步的，本发明涉及的主控系统依托WINce操作系统，采用WINce操作系统一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，它是精简的Windows95，WindowsCE的图形用户界面相当出色，与Windows95/98、WindowsNT不同的是，WindowsCE是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统，其操作界面虽来源于Windows95/98，但WindowsCE是基于WIN32 API重新开发、新型的信息设备的平台。
具体的，所述触摸屏通过Modbus485通讯电缆跟伺服控制器进行电连接。
具体的，所述触摸屏为LED真彩触摸屏。
具体的，所述电参数测量模块为伺服控制器内部集成的电参数测量模块，完成相关电参数的采集，可以精准测量三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量等电参数，在本发明中主要采集电流值参数。
具体的，所述抽油机为游梁式抽油机。
进一步的，本发明涉及的逻辑参数包括短冲程间抽时间、正向时间、正向频率、反向时间、反向频率，长冲程运行时间和运行频率。
进一步的，本发明涉及的操作人员具体操作触摸屏的工作流程包括以下步骤：
(1)找点正反运行，利用触摸屏调用伺服控制器中电参数测量模块采集的油井生产数据，将油井生产数据在触摸屏进行显示，在间抽运行之前的一到三个冲程之内，依据触摸屏中的MCGS嵌入式系统找出电流最小点，并将该点设置为间抽启动点，使得每口油井在间抽启动点电机正反方向运行；
具体的，参考附图2，某个油井在一定时间内以固定频率运行的电流变化图，根据图可判断，在一个周期内电流会有俩个波峰俩个波谷，结合实际油井运行状况和负载变化分析得出，a点即为油井下平衡点，b点为油井上平衡点。在a点进行电机正反方向运行变冲程时负载最小即最佳平衡点，这样既达到节能的目的，又能保证电机正反方向运行平稳正常。
(2)短冲程和长冲程的定液位采油，启动电动机后伺服运行到固定的频率D1(20Hz-40Hz)，运行2、3个周期，由于油井负载基本上是周期性变化的，在此时间内找出输出电流最小值即油井平衡点，参考附图2电流波形中找出此点，以此点准，反向加速到间抽频率D2 Hz运行T1时间减速停机，再以间抽频率D3 Hz正向运行T2时间后减速停机，而后反向加速到D2 Hz运行T1时间后减速停机，来回往复运动，时间周期为短冲程间抽时间T3，然后加速到长冲程运行频率D4Hz时间为T4，减速停机，再以以上的步骤做间抽运动，进行循环。
本发明的工作原理：使用时，操作人员利用触摸屏调用伺服控制器中电参数测量模块采集的油井生产数据，将油井生产数据在触摸屏进行显示，通过MCGS嵌入式系统进行逻辑参数设定，并建立电动机正反转的数学模型，随后利用触摸屏通过Modbus485通讯驱动IGBT的开关输出幅值可调的PWM波，通过主控板控制接触器，用于调节电动机的正反运行方向和运行速度，利用电动机控制游梁式抽油机进行采油工序，其中，具体的采油工序为电动机连接减速器，减速器连接曲柄，经过曲柄连接的连杆，带动游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头上的悬绳器拉动抽油杆做上、下冲程往复运动，带动井底抽油泵中活塞抽吸原油，并将原油排出地面；根据油井的工况，设定逻辑参数，实现当油井在液面高时进行长冲程运行，完成进液和排液过程，使油井液面逐渐下降，当油井液面下降到一定位置时，进入短冲程运行，停止进液和排液过程，使油井液面逐渐升高，再当油井液面升高到一定位置时，又进行长冲程运行，周而复始，使得井下液面波动收敛在合理液面上。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，包括触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机，所述伺服控制器包括主控板、驱动板、IGBT、整流模块和电参数测量模块，所述伺服控制器用于执行触摸屏控制指令和采集油井生产数据，所述电控设备包括接触器、断路器和按钮，所述触摸屏用于对伺服控制器进行参数设定、状态监视以及运行控制的操作，结合油井生产参数，建立逻辑参数计算电动机正反转的数学模型，驱动IGBT的开关输出幅值可调的PWM波，通过主控板控制接触器，用于调节电动机的正反运行方向和运行速度，所述触摸屏、伺服控制器、电控设备、电动机和抽油机之间及各设备内部之间电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，所述触摸屏的主控系统为MCGS嵌入式系统，通过读取伺服控制器上的油井生产参数，将油井生产数据在触摸屏进行显示，通过MCGS嵌入式系统进行逻辑参数设定，并建立电动机正反转的数学模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，所述触摸屏通过Modbus485通讯电缆跟伺服控制器进行电连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，所述触摸屏为LED真彩触摸屏。
5.根据权利要求1所述的一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，所述电参数测量模块为伺服控制器内部集成的电参数测量模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于屏控变冲程的抽油机井定液位伺服采油系统，其特征在于，所述抽油机为游梁式抽油机。
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