CN113325218A - 油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法，电参采集设备包括主控模块和携带穿刺取电针的电压电流采集模块，可带电安装在变压器的出线侧根部，通过穿刺取电针采集电压电流数据，减少了操作流程，提高了工作效率，且无需工作人员在现场；可设置5分钟自动采集一次电参，单井效率每天计算，精确反映单井效率；还可通过电压、电流等参数及时发现设备异常和盗电事件，提高了安全性，减少了经济损失。

Description

油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法
技术领域
本发明涉及油田集领域，尤其是一种油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法。
背景技术
现有油田电参采集方法为：人工携带设备到现场采集，到达现场后机采井设备停机，安装采集设备，连接采集模块进行参数采集；采集完成后，停井拆除采集设备，起井恢复运行，操作复杂，工作效率低，且需多部门协同检测，现场操作人员多；采集短时间的电参数据，且每年采集一次，不能精确反映单井效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法，以解决上述至少一个技术问题。
第一方面
本发明提供了一种油田电参采集设备，包括主控模块和携带穿刺取电针的电压电流采集模块；所述电压电流采集模块采集电压数据和电流数据并发送至主控模块；
所述电压电流采集模块包括互感器，用于采集多相电压和多相电流，所述互感器携带有本相穿刺取电针；
所述电压电流采集模块还包括穿刺取电线夹，用于采集零线电压数据并发送至主控模块。
第二方面
本发明提供了一种油田电参采集系统，包括多个权利要求1所述的油田电参采集设备，所述电参采集设备与变压器一一对应连接；
所述电参采集设备安装在对应变压器的出线侧根部，通过穿刺取电针采集对应变压器出线侧根部的多相电压和多相电流；
还包括通信模块和上位机，电参采集设备通过通信模块将多相电压和多相电流发送至上位机；
所述上位机包括控制器和报警模块；控制器用于判断多相电压和多相电流是否异常，若是，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述控制器还用于接收多相电压并计算多相电压两两之间的电压幅值差，若电压幅值差大于第一预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述控制器还用于比较多相电压与电压预设阈值，若多相电压小于电压预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述控制器还用于接收多相电流并计算多相电流两两之间的电流幅值差，若电流幅值差大于第二预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述控制器还用于比较多相电流与电流预设阈值，若多相电流小于电流预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述控制器还用于比较多相电流与短路预设阈值，若多相电流大于短路预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
优选地，所述通信模块包括无线通信模块，所述无线通信模块包括LORA无线通信模块。
第三方面
本发明提供了一种油田机采井系统效率的测量方法，应用第二方面所述的油田电参采集系统，包括以下步骤：
S1、获取油田机采井系统多个变压器的出线侧的多相电压和多相电流，设定机采井系统多个变压器的出线侧的多相电压为输入电压，设定机采井系统多个变压器的出线侧的多相电流为输入电流；
S2、根据所述输入电压和输入电流计算得到机采井系统的输入功率P1；
S3、通过机采井系统产量信息获取机采井系统的有效功率P2；
S4、根据输入功率P1和有效功率P2计算得到机采井系统的效率。
优选地，所述有效功率的计算公式如下：
P2＝(Q·H·ρ·g)/86400
H＝Hd+((po-pt)·1000)/(ρ·g)
ρ＝(1-fw)·ρo+fw·ρw
其中，Q为油井产液量；H为有效扬程；ρ为油井液体密度；g为重力加速度，且g＝9.8m/s2；Hd为油井动液面深度；po为回压；pt为套压；fw为含水率；ρo为油的密度；ρw为水的密度。
本发明的有益效果为：
1、操作方便，可带电安装，提高了工作效率；
2、无需人员到达现场，减少了人力成本；
3、可设置5分钟自动采集一次电参，单井效率每天计算，精确反映单井效率；
4、可通过电压、电流等参数及时发现设备异常和盗电事件，提高了安全性，减少了经济损失；
5、大量采集数据还可拓展其他应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为实施例一的电路示意图；
图2为实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一
本实施例提供了一种油田电参采集设备，如图1所示，包括主控模块和携带穿刺取电针的电压电流采集模块，电压电流采集模块采集电压数据和电流数据并发送至主控模块。本实施例中，电源为三相电源，在其他实施例中，也可为四相电源等。电压电流采集模块包括三相互感器，用于采集三相电压和三相电流，三相互感器携带有本相穿刺取电针。本实施例中，三相互感器可为开口式互感器，在其他实施例中，三相互感器也可为闭合式互感器。
其中，三相互感器包括三相电压互感器和三相电流互感器。油田电参采集设备还包括三相空开，三相空开的输入端与三相电压互感器连接，三相空开的输出端与主控模块的输入端连接，用于保障线路的安全。电压电流采集模块还包括穿刺取电线夹，用于采集零线电压数据并发送至主控模块。
本实施例中，采用穿刺式取电，在其他实施例中，也可采取直连取电或变压器取电。
实施例二
本实施例提供了一种油田电参采集系统，如图2所示，包括多个油田电参采集设备，电参采集设备与变压器一一对应连接。电参采集设备安装在对应变压器的出线侧根部，通过穿刺取电针采集对应变压器出线侧根部的三相电压和三相电流。还包括通信模块和上位机，电参采集设备通过通信模块将三相电压和三相电流发送至上位机，上位机用于对三相电压和三相电流进行分析和处理。
上位机包括控制器和报警模块，控制器用于接收三相电压并计算三相电压两两之间的电压幅值差，若电压幅值差大于第一预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。控制器还用于比较三相电压与电压预设阈值，若三相电压小于电压预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。控制器还用于接收三相电流并计算三相电流两两之间的电流幅值差，若电流幅值差大于第二预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。控制器还用于比较三相电流与电流预设阈值，若三相电流小于电流预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。通过对上述三相电压和三相电流的监控和分析，可及时发现偷电、盗电情况，减少损失。
本实施例中，控制器还用于比较三相电流与短路预设阈值，若三相电流大于短路预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。通过监测三相电流的大小，避免短路事件的发生。
本实施例中，通信通信模块包括无线通信模块，无线通信模块包括LORA无线通信模块、电台式无线传输模块、ZigBee无线传输模块、GPS无线传输模块及网桥式无线传输模块中的一种或多种。
本实施例中，电参采集设备采用穿刺取电方式，可带电安装，安装位置为变压器380V出线侧根部，三相互感器携带本相穿刺取电针，对应变压器三相采集三相电流电压，零线采用穿刺取电线夹穿刺取电，采集到四相电压数据、三相电流数据后，连接线进入主控模块整理分析出全部电参，经RS-485传输线传输给LORA无线通信模块，通过LORA无线方式传输数据至数据集中管理机LORA无线通信模块，经RS-485传输线到达管理机，管理机整理各机采井参数后经(GPS无线或RJ45网线)传输至系统服务器网关接收数据，经服务器整理分析计算(可针对采集电参，分析设备用电情况，设备异常报警、盗电报警)，合并油田提供日产液、含水等油田生产数据计算单井效率等所需数据，生成界面展示。
本实施例可通过实时监测变压器出线测的四相电压和三相电流，判断油井的运行状态，其中，运行状态是指是否停机、电压电流值是否异常、三相电压是否不平衡及三相电流是否不平衡，进而及时发现盗电情况，及时止损，减少安全隐患；并可根据历史记录核算盗电电量。
实施例三
本实施例提供了一种油田机采井系统效率的测量方法，应用实施例二的油田电参采集系统，包括以下步骤：
S1、获取油田机采井系统多个变压器的出线侧的三相电压和三相电流，设定机采井系统多个变压器的出线侧的三相电压为输入电压，设定机采井系统多个变压器的出线侧的三相电流为输入电流；
S2、根据输入电压和输入电流计算得到机采井系统的输入功率P1；
S3、通过机采井系统产量信息获取机采井系统的有效功率P2；
具体地，有效功率的计算公式如下：
P2＝(Q·H·ρ·g)/86400
H＝Hd+((po-pt)·1000)/(ρ·g)
ρ＝(1-fw)·ρo+fw·ρw
其中，Q为油井产液量；H为有效扬程；ρ为油井液体密度；g为重力加速度，且g＝9.8m/s2；Hd为油井动液面深度；po为回压；pt为套压；fw为含水率；ρo为油的密度；ρw为水的密度。
S4、根据输入功率和P1和有效功率P2计算得到机采井系统的效率。
本发明提供的油田电参采集设备、系统及机采井系统效率的测量方法，在机采井变压器低压侧添加具有远传功能的电参采集设备，采集周期5分钟，利用日电量计算机采井系统效率。打破了传统测量设备通过采集3分钟机采井电力参数计算系统效率，利用电参模块采集一日电量计算系统效率，提高了精度；打破了现有人工单井一年采集1～2次的采集模式，可以自动采集、并计算任意时间段的内的系统效率的同时还降低人工成本；本发明电参采集设备均为耐低温设备，在严寒地区(如黑龙江省)全年均可正常工作，且在室内室外均可使用；还可通过电压、电流等参数及时发现设备异常和盗电事件，提高了安全性，减少了经济损失；大量采集数据还可拓展其他应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种油田电参采集设备，其特征在于：包括主控模块和携带穿刺取电针的电压电流采集模块；所述电压电流采集模块采集电压数据和电流数据并发送至主控模块；
所述电压电流采集模块包括互感器，用于采集多相电压和多相电流，所述互感器携带有本相穿刺取电针；
所述电压电流采集模块还包括穿刺取电线夹，用于采集零线电压数据并发送至主控模块。
2.一种油田电参采集系统，其特征在于：包括多个权利要求1所述的油田电参采集设备，所述电参采集设备与变压器一一对应连接；
所述电参采集设备安装在对应变压器的出线侧根部，通过穿刺取电针采集对应变压器出线侧根部的多相电压和多相电流；
还包括通信模块和上位机，电参采集设备通过通信模块将多相电压和多相电流发送至上位机；
所述上位机包括控制器和报警模块；控制器用于判断多相电压和多相电流是否异常，若是，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
3.根据权利要求2所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述控制器还用于接收多相电压并计算多相电压两两之间的电压幅值差，若电压幅值差大于第一预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
4.根据权利要求2所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述控制器还用于比较多相电压与电压预设阈值，若多相电压小于电压预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
5.根据权利要求2所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述控制器还用于接收多相电流并计算多相电流两两之间的电流幅值差，若电流幅值差大于第二预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
6.根据权利要求2所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述控制器还用于比较多相电流与电流预设阈值，若多相电流小于电流预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
7.根据权利要求6所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述控制器还用于比较多相电流与短路预设阈值，若多相电流大于短路预设阈值，控制器产生报警信号并发送至报警模块，报警模块根据报警信号报警提示。
8.根据权利要求2所述的一种油田电参采集系统，其特征在于：所述通信模块包括无线通信模块，所述无线通信模块包括LORA无线通信模块。
9.一种油田机采井系统效率的测量方法，应用权利要求2-8中任一项所述的油田电参采集系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1、获取油田机采井系统多个变压器的出线侧的多相电压和多相电流，设定机采井系统多个变压器的出线侧的多相电压为输入电压，设定机采井系统多个变压器的出线侧的多相电流为输入电流；
S2、根据所述输入电压和输入电流计算得到机采井系统的输入功率P1；
S3、通过机采井系统产量信息获取机采井系统的有效功率P2；
S4、根据输入功率P1和有效功率P2计算得到机采井系统的效率。
10.根据权利要求9所述的一种油田机采井系统效率的测量方法，其特征在于：所述有效功率的计算公式如下：
P2＝(Q·H·ρ·g)/86400
H＝Hd+((po-pt)·1000)/(ρ·g)
ρ＝(1-fw)·ρo+fw·ρw
其中，Q为油井产液量；H为有效扬程；ρ为油井液体密度；g为重力加速度，且g＝9.8m/s2；Hd为油井动液面深度；po为回压；pt为套压；fw为含水率；ρo为油的密度；ρw为水的密度。
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