CN113107430A - 一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置及工艺 - Google Patents

一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于变频采油技术领域，尤其涉及一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置及工艺，包括箱体和安装在箱体内的散热组件，散热组件，包括主风扇、副风扇、叠片和转轴，主风扇设置在散热组件的最上端，所述叠片由上至下摞在一起，所述副风扇有若干个，各副风扇等距间隔设置在摞起的叠片之间，副风扇和叠片内侧设置有镂空结构，副风扇和叠片摞成一摞后，各副风扇和叠片内部的镂空结构组合成风道；所述转轴将主风扇和各副风扇的叶片连接，主风扇通电启动，并通过转轴带动各副风扇内的叶片旋转。本发明对现有变频器的结构进行了优化设计，通过在风道上设置多个副风扇这一新颖结构，可大幅增加散热量，改善散热能力。

Description

一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置及工艺
技术领域
本发明属于变频采油技术领域，尤其涉及一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置及工艺。
背景技术
在油田生产中，抽油机是一种最常见的采油系统。抽油机的结构包括抽油机电机、抽油杆、抽油泵以及用于控制抽油机电机转速的变频器，工作时，抽油机电机通过一系列传动机构带动抽油杆以及连接在抽油杆下端的柱塞做上下往复运动，从而将地层中的液体抽汲至地面。实际操作中，为了抽油机更好地工作，需要将井下动液面控制在尽量低的位置，而控制动液面的位置需要通过调整冲次(即抽油杆上下往复运动的频率)来实现。目前，冲次的调整依据均来自于操作人员的经验，这种经验方法只能获得一个相对合理的冲次，而无法得到最佳冲次，因此，有必要设计一种新的工艺来解决上述问题。
另外，现有技术中，调节冲次是通过调节抽油机电机的转速实现的，同时，抽油机电机的转速是通过变频器调节的。然而，采用新型工艺后，变频器需要更频繁地参与抽油机的工作过程，同时与抽油机配套的变频器的工作环境比较特殊，对变频器的散热性能要求比较高高，而现有变频器产品的散热性能不足，导致某些易损电器元件的使用寿命降低，维修频率过高。因此，有必要设计一种可满足新工艺要求的、散热性能好的变频器。
发明内容
本发明提供一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，以解决现有技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，包括箱体和安装在箱体内的散热组件，
散热组件，包括主风扇、副风扇、叠片和转轴，主风扇设置在散热组件的最上端，所述叠片由上至下摞在一起，所述副风扇有若干个，各副风扇等距间隔设置在摞起的叠片之间，副风扇和叠片内侧设置有镂空结构，副风扇和叠片摞成一摞后，各副风扇和叠片内部的镂空结构组合成风道；
所述转轴将主风扇和各副风扇的叶片连接，主风扇通电启动，并通过转轴带动各副风扇内的叶片旋转。
作为进一步的技术方案，所述叠片为圆形结构，叠片的中央设置有用于穿过所述转轴的圆孔，圆孔的周围均匀分布有至少三个扇形孔，圆孔与各扇形孔连通；
所述叠片的边缘设置有两个豁口和两个尺寸与豁口匹配的向下弯折部，两个豁口的中心线位于叠片的同一条直径上，两个向下弯折部的中心线位于叠片的同一条直径上；
相邻的豁口和向下弯折部的中心线夹角α不等于90度；
向下弯折部凸出于叠片的底面，且凸出高度小于叠片的厚度。
作为进一步的技术方案，所述副风扇的上表面设置有与所述豁口，副风扇的下表面设置有所述向下弯折部，从而保证副风扇上下两侧与叠片的衔接；
副风扇的上下两侧设置有与所述叠片上形状相同的镂空结构。
作为进一步的技术方案，所述叠片的下侧设置有凹槽，凹槽将所述风道与叠片外部空间连通。
本发明还提供了一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置的采油工艺，包括如下步骤：
步骤一，停井状态下，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置将抽油机电机的转速调到最大值，使抽油机以最高冲次抽汲，同时监测抽油机电机的电功率并形成功率曲线，然后，通过现有集输系统内的计量装置计量单井单位时间产液量，根据如下公式计算泵效：
泵效＝单井单位时间产液量÷(单位时间内的冲次x冲程x泵径)；
步骤二，将当抽油机电机的电功率出现拐点时，可知此时井下液量不足，抽油泵出现空抽现象，此时立即关停抽油机电机，等待液面恢复；
步骤三，停机两个小时后，再次启动抽油机电机开始抽汲，计量产液量和抽汲时间，抽油机电机的电功率出现拐点时停止计量，这段时间内抽汲的液量即为这个时间段内地层的渗出液量，由此可计算出单位时间内地层渗出的液量；
步骤四，根据如步骤一所述的公式可推导出如下公式：
单位时间内的冲次＝单井单位时间产液量÷(泵效x冲程x泵径)，
当单井单位时间产液量等于单位时间内地层渗出的液量时，根据该公式计算得到的单位时间内的冲次即为现阶段的最佳冲次；
步骤五，很据步骤三中所述的单位时间内地层渗出的液量，以及油套环空的横截面积，可以计算得出井底液位上升速度，从抽油机电机的电功率出现拐点开始停机，使井底液面上升，当液面上升至10米后，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置使抽油机电机按照能提供如步骤四所述的最佳冲次的转速运转并保持，从而使动液面始终保持在泵上10米的位置。
本发明的有益效果是：
1、本发明对现有变频器的结构进行了优化设计，通过在风道上设置多个副风扇这一新颖结构，可大幅增加散热量，改善散热能力。
2、通过叠片堆叠成风道，使风道可拆分，便于对风道内部进行定期清理，有利于改善散热。
3、本发明中，上下相邻的两个叠片之间通过豁口与向下弯折部的配合连接在一起，通过对豁口和向下弯折部的中心线的夹角α进行限定，可使叠片上的镂空结构组合成一个螺旋状的风道，与传统的柱状风道相比，这种风道形状可与副风扇吹出的气流形状相匹配，使空气的流动更加通畅，有利于改善散热。
4、本发明中，通过科学巧妙的工艺设计，使井下液面时刻处于保证正常工作所允许的最低液面，最大程度上消除了井下液面高度对采油效率的不利影响，保证了采油效率。
附图说明
图1是抽油机最佳冲次智能变频控制装置的结构示意图；
图2是副风扇的结构示意图；
图3是叠片的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是叠片的另一种实施方式的结构示意图。
图中：1、箱体，2、副风扇，3、叠片，4、主风扇，5、转轴，6、豁口，7、向下弯折部，8、凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，本实施例所述的抽油机最佳冲次智能变频控制装置，包括箱体1和安装在箱体1内的散热组件。以上为现有技术中的常见结构在此不再赘述。
如图1所示，散热组件，包括主风扇4、副风扇2、叠片3和转轴5，主风扇4设置在散热组件的最上端，所述叠片3由上至下摞在一起。所述副风扇2有若干个，各副风扇2等距间隔设置在摞起的叠片3之间，副风扇2和叠片3内侧设置有镂空结构，副风扇2和叠片3摞成一摞后，各副风扇2和叠片3内部的镂空结构组合成风道；所述转轴5将主风扇4和各副风扇2的叶片连接，主风扇4通电启动，并通过转轴5带动各副风扇2内的叶片旋转。长期工作后，叠片3的内部会积累较多灰尘，影响散热。需要清理时，可方便地在野外现场将叠片3拆散擦拭后重新安装。
具体实施时，可在叠片3和副风扇2的外侧设置支撑结构实现对叠片3和副风扇2的固定，防止散落，也可单纯从散热组件的上下两侧施加压力来保证叠片3不散落。技术人员可根据需求选择不同的常规安装固定方式，在此不再赘述。
如图3和图4所示，作为进一步的技术方案，所述叠片3为圆形结构，叠片3的中央设置有用于穿过所述转轴5的圆孔，圆孔的周围均匀分布有至少三个扇形孔，圆孔与各扇形孔连通。所述叠片3的边缘设置有两个豁口6和两个尺寸与豁口6匹配的向下弯折部7，两个豁口6的中心线位于叠片3的同一条直径上，两个向下弯折部7的中心线位于叠片3的同一条直径上；相邻的豁口6和向下弯折部7的中心线夹角α不等于90度。装配时，将一个叠片3上的向下弯折部7插入其下方的另一叠片3上的豁口6内，从而对叠片3进行周向定位。通过对豁口6和向下弯折部7的中心线的夹角α进行限定，可使叠片3上的镂空结构组合成一个螺旋状的风道，与传统的柱状风道相比，这种风道形状可与副风扇2吹出的气流形状相匹配，使空气的流动更加通畅，有利于改善散热。具体实施时，为了提高内壁的平整度，降低风道内空气的流动阻力，可将扇形孔的两个直线状内壁设置成倾斜状，并且其斜度与螺旋状风道的螺旋面一致。
此处需要注意的细节：第一，向下弯折部7凸出于叠片3的底面，且凸出高度小于叠片3的厚度，以避免向下弯折部7与叠片3发生干涉。第二，所述副风扇2的上表面设置有与所述豁口6，副风扇2的下表面设置有所述向下弯折部7，从而保证副风扇2上下两侧与叠片3的衔接，即副风扇2与叠片3的连接方式与叠片3之间的连接方式一致。第三，副风扇2的上下两侧设置有与所述叠片3上形状相同的镂空结构。以保证螺旋状风道的连贯性。
如图5所示，作为进一步的技术方案，所述叠片3的下侧设置有凹槽8，凹槽8将所述风道与叠片3外部空间连通，热空气可通过凹槽8进入风道内并排出，是否设置凹槽8按需确定。
本发明还提供了一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置的采油工艺，包括如下步骤：
步骤一，停井状态下，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置将抽油机电机的转速调到最大值，使抽油机以最高冲次抽汲，同时监测抽油机电机的电功率并形成功率曲线，然后，通过现有集输系统内的计量装置计量单井单位时间产液量，根据如下公式计算泵效：
泵效＝单井单位时间产液量÷(单位时间内的冲次x冲程x泵径)；
步骤二，将当抽油机电机的电功率出现拐点时，可知此时井下液量不足，抽油泵出现空抽现象，此时立即关停抽油机电机，等待液面恢复；
步骤三，停机两个小时后，再次启动抽油机电机开始抽汲，计量产液量和抽汲时间，抽油机电机的电功率出现拐点时停止计量，这段时间内抽汲的液量即为这个时间段内地层的渗出液量，由此可计算出单位时间内地层渗出的液量；
步骤四，根据如步骤一所述的公式可推导出如下公式：
单位时间内的冲次＝单井单位时间产液量÷(泵效x冲程x泵径)，
当单井单位时间产液量等于单位时间内地层渗出的液量时，根据该公式计算得到的单位时间内的冲次即为现阶段的最佳冲次；
步骤五，很据步骤三中所述的单位时间内地层渗出的液量，以及油套环空的横截面积，可以计算得出井底液位上升速度，从抽油机电机的电功率出现拐点开始停机，使井底液面上升，当液面上升至10米后，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置使抽油机电机按照能提供如步骤四所述的最佳冲次的转速运转并保持，从而使动液面始终保持在泵上10米的位置。

Claims (5)

1.一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，包括箱体(1)和安装在箱体(1)内的散热组件，其特征在于：
散热组件，包括主风扇(4)、副风扇(2)、叠片(3)和转轴(5)，主风扇(4)设置在散热组件的最上端，所述叠片(3)由上至下摞在一起，所述副风扇(2)有若干个，各副风扇(2)等距间隔设置在摞起的叠片(3)之间，副风扇(2)和叠片(3)内侧设置有镂空结构，副风扇(2)和叠片(3)摞成一摞后，各副风扇(2)和叠片(3)内部的镂空结构组合成风道；
所述转轴(5)将主风扇(4)和各副风扇(2)的叶片连接，主风扇(4)通电启动，并通过转轴(5)带动各副风扇(2)内的叶片旋转。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，其特征在于：所述叠片(3)为圆形结构，叠片(3)的中央设置有用于穿过所述转轴(5)的圆孔，圆孔的周围均匀分布有至少三个扇形孔，圆孔与各扇形孔连通；
所述叠片(3)的边缘设置有两个豁口(6)和两个尺寸与豁口(6)匹配的向下弯折部(7)，两个豁口(6)的中心线位于叠片(3)的同一条直径上，两个向下弯折部(7)的中心线位于叠片(3)的同一条直径上；
相邻的豁口(6)和向下弯折部(7)的中心线夹角α不等于90度；
向下弯折部(7)凸出于叠片(3)的底面，且凸出高度小于叠片(3)的厚度。
3.根据权利要求2所述的一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，其特征在于：所述副风扇(2)的上表面设置有与所述豁口(6)，副风扇(2)的下表面设置有所述向下弯折部(7)，从而保证副风扇(2)上下两侧与叠片(3)的衔接；
副风扇(2)的上下两侧设置有与所述叠片(3)上形状相同的镂空结构。
4.根据权利要求1所述的一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置，其特征在于：所述叠片(3)的下侧设置有凹槽(8)，凹槽(8)将所述风道与叠片(3)外部空间连通。
5.一种基于权利要求1-4中任意一项所述的一种抽油机最佳冲次智能变频控制装置的采油工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，停井状态下，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置将抽油机电机的转速调到最大值，使抽油机以最高冲次抽汲，同时监测抽油机电机的电功率并形成功率曲线，然后，通过现有集输系统内的计量装置计量单井单位时间产液量，根据如下公式计算泵效：
泵效＝单井单位时间产液量÷(单位时间内的冲次x冲程x泵径)；
步骤二，将当抽油机电机的电功率出现拐点时，可知此时井下液量不足，抽油泵出现空抽现象，此时立即关停抽油机电机，等待液面恢复；
步骤三，停机两个小时后，再次启动抽油机电机开始抽汲，计量产液量和抽汲时间，抽油机电机的电功率出现拐点时停止计量，这段时间内抽汲的液量即为这个时间段内地层的渗出液量，由此可计算出单位时间内地层渗出的液量；
步骤四，根据如步骤一所述的公式可推导出如下公式：
单位时间内的冲次＝单井单位时间产液量÷(泵效x冲程x泵径)，
当单井单位时间产液量等于单位时间内地层渗出的液量时，根据该公式计算得到的单位时间内的冲次即为现阶段的最佳冲次；
步骤五，很据步骤三中所述的单位时间内地层渗出的液量，以及油套环空的横截面积，可以计算得出井底液位上升速度，从抽油机电机的电功率出现拐点开始停机，使井底液面上升，当液面上升至10米后，通过所述抽油机最佳冲次智能变频控制装置使抽油机电机按照能提供如步骤四所述的最佳冲次的转速运转并保持，从而使动液面始终保持在泵上10米的位置。
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