CN114673474A - 一种基于油井的智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于油井的智能控制装置，涉及油井采油技术领域。包括，油机单元、油泵单元、油井检测单元以及中控单元；本发明通过在油机单元中设置长度可调节的伸缩连杆，能够调整驴头摆动距离的幅度，进而调整油泵单元的单次抽油量，并根据实际情况进行控制，保障了抽油效率的基础上，使油泵单元承受机械运动产生的应力减小，提高了油泵单元的使用寿命，同时通过在抽油杆上设置调控节，调整抽油杆的长度，可以在抽油管可实现的范围内智能调节采油高度，并在抽油杆设置应力仪，通过中控单元的对比判定对油机单元与油泵单元进行调整，在提高了采油效率的同时减少机械的损伤，提高部件的使用寿命，并且避免了出现空抽情况。

Description

一种基于油井的智能控制装置

技术领域

本发明涉及油井采油技术领域，尤其涉及一种基于油井的智能控制装置。

背景技术

抽油机的基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在油田全天候运转，使用可靠,因此，尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点，但仍然是应用最广泛的抽油机。

但在机械采油实际工作中，需要采油工作人员需要根据实际情况不断调整抽油机的运行参数，并且由于对油井下情况反馈不清晰，更容易出现采油机空抽现象，不仅采油效率降低，还造成了一定能量损失，同时因为抽油机经常全天不间断工作，抽油机各处零部件普遍使用寿命较短。

发明内容

为此，本发明提供一种基于油井的智能控制装置，用以克服现有技术中抽油机采油效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于油井的智能控制装置，包括，

油机单元，其一端设置有驴头，所述驴头通过游梁与伸缩连杆相连，所述伸缩连杆将动力组件的动能传递至所述游梁，通过游梁带动驴头纵向摆动，所述伸缩连杆长度可调节，用以调整驴头摆动距离，所述游梁通过支架进行支撑；

油泵单元，其与所述油机单元相连，所述油泵单元包括抽油管，所述抽油管内部设置有抽油杆，所述抽油杆通过吊绳与所述驴头相连，抽油杆能够通过驴头的纵向摆动进行纵向移动，抽油杆下端设置有柱塞，所述柱塞能够通过抽油杆带动进行纵向移动，将油井内的原油抽至进油室内，所述进油室上部设置有出油阀，所述出油阀用以排出进油室内的原油，进油室下部设置有进油阀，所述进油阀用以控制进油室内的原油进入，进油室内部侧壁上还设置有限位块，用以对柱塞的移动进行限位，所述抽油杆上端设置有调控节，所述调控节用以调节抽油杆的长度，以控制所述柱塞的冲程距离，所述调控节下部设置有应力仪，所述应力仪用以检测抽油杆受到的实时应力；

油井检测单元，其设置在油井内部，用以检测油井内原油的液面高度；

中控单元，其与所述油机单元、所述油泵单元以及所述油井检测单元分别相连，所述中控单元内设置有标准液面高度范围，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，中控单元将实时液面高度与标准液面高度范围进行对比，并根据对比结果调整所述伸缩连杆的初始长度或进行停机刹车；所述中控单元内还设置有标准应力范围，所述应力仪检测抽油管的在移动过程中的应力，中控单元根据应力仪的检测结果选取实时应力，并将实时应力与标准应力范围进行对比，在实时应力高于标准应力范围时，中控单元对所述伸缩连杆的长度进行调整，在实时应力低于标准应力时，中控单元将根据油井内原油的实时液面高度调整所述抽油杆的初始抽油杆长度或进行停机刹车。

进一步地，所述中控单元中设置有所述伸缩连杆的初始长度Qc，中控单元内还设置有油井内原油的标准液面高度Hb与标准液面高度差ΔHb，在所述智能控制装置进行油井抽油时，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs，中控单元根据实时液面高度Hs与标准液面高度Hb计算实时液面高度差ΔHs，ΔHs=|Hb-Hs|，中控单元将实时液面高度差ΔHs与标准液面高度差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差未超出标准液面高度差，中控单元不对所述伸缩连杆的初始长度Qc进行调整；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，并根据对比结果对所述伸缩连杆的初始长度进行调整。

进一步地，在所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差时，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时液面高度高于标准液面高度，中控单元将所述伸缩连杆的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc+Qc[（Hs-Hb）/ Hb];

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度，中控单元将对实时液面高度进行判定，以确定是否进行停机。

进一步地，所述中控单元内设置有最小抽油液面高度Hz，当所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度时，中控单元将实时液面高度Hs与最小抽油液面高度Hz进行对比，

当Hs≥Hz时，所述中控单元判定实时液面高度不低于最小抽油液面高度，中控单元将所述伸缩连杆的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc-Qc[（Hb-Hs）/Hb];

当Hs＜Hz时，所述中控单元判定实时液面高度低于最小抽油液面高度，中控单元控制所述油机单元进行停机刹车。

进一步地，所述中控单元内设置有所述伸缩连杆的预设最大长度Qa与预设最小长度Qz，其中，Qa＞Qz，当所述中控单元对伸缩连杆的初始长度完成调节后，中控单元将伸缩连杆调节后的长度Qc’分别与预设最大长度Qa和预设最小长度Qz进行对比，

当Qc’＜Qz时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度低于预设最小长度，中控单元将按照预设最小长度Qz控制伸缩连杆的实际长度；

当Qz≤Qc’≤Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度在预设最大长度与预设最小长度之间，中控单元将按照调节的长度Qc’控制伸缩连杆的实际长度；

当Qc’＞Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度高于预设最大长度，中控单元将按照预设最大长度Qa控制伸缩连杆的实际长度。

进一步地，当所述中控单元完成对所述伸缩连杆长度的调节时，所述油机单元带动所述油泵单元对油井内的原油进行抽取，当所述抽油杆在抽油管内向上移动时，所述应力仪检测抽油管的在移动过程中的应力，应力仪将检测结果传递至中控单元，中控单元根据检测结果生成本次抽取的应力变化曲线f（F），中控单元在应力变化曲线f（F）中选取应力最大的值作为本次抽取的实时应力Fs。

进一步地，所述中控单元内设置有初始抽油杆长度Lc，所述中控单元内设置有所述抽油杆的在向上进行抽取动作时的标准应力Fb与标准应力差ΔFb，当中控单元完成选取实时应力Fs时，中控单元将根据实时应力Fs与标准应力Fb计算本次抽取的实时应力差ΔFs，ΔFs=|Fb-Fs|，中控单元将实时应力差ΔFs与标准应力差ΔFb进行对比，

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差未超出标准应力差，中控单元不对初始抽油杆长度Lc进行调整；

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，以确定对所述抽油杆的初始抽油杆长度或所述伸缩连杆的长度进行调整。

进一步地，在所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差时，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，

当Fs＜Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力低于标准应力，中控单元将对油井内原油的实时液面高度进行判定，以确定是否对所述抽油杆的初始抽油杆长度进行调整；

当Fs＞Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力高于标准应力，中控单元将所述伸缩连杆的长度调整为Qc ”，Qc ”= Qc’- Qc’[（ Fs-Fb）/ Fb]，在完成所述伸缩连杆的长度调节后，所述应力仪检测抽油管的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＜Fb时，停止对所述伸缩连杆长度的调节。

进一步地，所述中控单元能够获取所述抽油杆的抽油位置高度，在所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力低于标准应力时，中控单元获取所述抽油杆的抽油位置高度Hg，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs’，中控单元将抽油位置高度Hg与实时液面高度Hs’进行对比，

当Hs’＜Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度，中控单元将抽油杆的初始抽油杆长度调整为Lc’，Lc’=Lc+|Hg- Hs’|；

当Hs’≥Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度不低于抽油位置高度，中控单元判定出现故障，中控单元控制所述油机单元进行停机刹车。

进一步地，在所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度时，中控单元将抽油杆的初始抽油杆长度调整为Lc’，所述应力仪检测抽油管的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＞Fb时，或在对实时液面高度判定中使检测到的实时液面高度Hs”到达Hs” ≥Hg时，停止对所述抽油杆长度的调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在油机单元中设置长度可调节的伸缩连杆，能够调整驴头摆动距离的幅度，同时驴头的摆动又影响油泵单元抽油效率，驴头的摆动幅度越大油泵单元单次抽油的量越高，通过调整油泵单元的单次抽油量，并根据实际情况进行控制，保障了抽油效率的基础上，使油泵单元承受机械运动产生的应力减小，提高了油泵单元的使用寿命，同时通过在抽油杆上设置调控节，调整抽油杆的长度，可以在抽油管可实现的范围内智能调节采油高度，并在抽油杆设置应力仪，通过中控单元的对比判定对油机单元与油泵单元进行调整，在提高了采油效率的同时减少机械的损伤，提高部件的使用寿命，并且避免了出现空抽情况。

尤其，在中控单元中设置标准液面高度与标准液面高度差，通过油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，中控单元根据实时液面高度与标准液面高度计算实时液面高度差，并将实时液面高度差与标准液面高度差进行对比，以确定实时液面高度是否在标准的作业范围内，同时设置实际值与标准值的差值进行对比，增加了调控范围，保障了智能控制系统的正常运行。

进一步地，当中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差时，表示油井内原油的实时液面高度已经超出了油泵单元的标准作业范围，因此将实时液面高度与标准液面高度进行对比，在实时液面高度高于标准液面高度时，油井内原油压力较大，相对容易抽取，通过中控单元将伸缩连杆的初始长度调整变长，增加驴头的运动幅度，从而提高油井的采油效率。

进一步地，在中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度时，在中控单元将实时液面高度与最小抽油液面高度进行对比，当实时液面高度不低于最小抽油液面高度时，油井能液面较低，但能够进行抽取，因此将伸缩连杆的初始长度调整变短，降低单次抽油量，减少了动力组件的动能消耗，当实时液面高度低于最小抽油液面高度时，通过中控单元控制油机单元进行停机刹车，避免了油泵单元的空抽。

尤其，通过在中控单元内设置有伸缩连杆的预设最大长度与预设最小长度，并将实际调节的伸缩连杆的长度与预设最大长度和预设最小长度进行对比，判定中控单元的调节是否在伸缩连杆的允许调节范围内，同时也可用通过设置预设最大长度与预设最小长度的值，控制单次采油量的最大值与最小值，在实现灵活控制的同时，保障了智能采油判定的正在运行。

尤其，通过在抽油杆上设置应力仪检测抽油杆实时的应力状态，能够帮助中控单元更清晰的判定油井内的抽油情况，同时将应力仪检测的实时应力生成曲线，在曲线中选取最大值作为单次抽油的实时应力值，更能够体现单次抽油的受力极限，使中控单元的判定调节更加准确，同时中控单元将应力仪检测的实时应力生成曲线，也能够帮助工作人员对油井内的抽油情况进行动态分析，进一步提高了油井的智能化控制效果。

进一步地，在中控单元内设置抽油杆的在向上进行抽取动作时的标准应力范围，并将中控单元选取的实时应力与标准应力范围进行对比，通过计算实时应力差减小了判定误差，在实时应力差未超出标准应力差时，表示抽油杆的在标准状态，也说明了进油室在柱塞的作用下内部产生压力也在设定的标准状态下，因此不对抽油杆长度进行调整，保障采油的正常运行。

尤其，在中控单元判定实时应力差超出标准应力差时，中控单元将实时应力与标准应力进行对比，当抽油杆的实时应力低于标准应力时，表示可能出现由于液面较低造成的空抽或是故障，因此需要对对油井内原油的实时液面高度进行判定，当抽油杆的实时应力高于标准应力时，可能是由于进油堵塞或是原油状态的变化所导致的，因此对伸缩连杆的长度调整变短，减小单次抽油量以避免机械出现故障，保障了采油的正常运行。

进一步地，在抽油杆的实时应力低于标准应力时，通过油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，将实时液面高度与油泵单元能够抽取到的抽油位置高度进行对比，当实时液面高度低于抽油位置高度时，通过中控单元将抽油杆长度调整为较长，在通过变化抽油的位置避免空抽，提高了抽油效率，在实时液面高度不低于抽油位置高度时，表示原油的液面高度在能够抽取的范围内，确无法进行有效的抽取，因此判定故障进行检修。

进一步地，在实时液面高度低于抽油位置高度时，中控单元对抽油杆的长度进行调整，通过改变抽油位置克服实时液面不在标准的问题，并且在调整完成后，通过检测抽油杆应力进行调节的反馈检验，并通过重复调节，直至改变判定状态，在保障了抽油效率的基础上，减少机械部件的损伤，并通过减少人工介入，实现智能控制。

附图说明

图1为本实施例所述基于油井的智能控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例所述基于油井的智能控制装置的结构示意图，本实施例公开一种基于油井的智能控制装置，包括，油机单元1、驴头101、游梁102、伸缩连杆103、动力组件、支架105、油泵单元2，、抽油管201、抽油杆202、调控节203、应力仪204、出油阀205、限位块206、进油室207、柱塞208、进油阀209、油井检测单元（图中未画出）、中控单元（图中未画出），其中，

油机单元1，其一端设置有驴头101，所述驴头101通过游梁102与伸缩连杆103相连，所述伸缩连杆103将动力组件104的动能传递至所述游梁102，通过游梁102带动驴头101纵向摆动，所述伸缩连杆103长度可调节，用以调整驴头101摆动距离，所述游梁102通过支架105进行支撑；

油泵单元2，其与所述油机单元1相连，所述油泵单元2包括抽油管201，所述抽油管201内部设置有抽油杆202，所述抽油杆202通过吊绳与所述驴头101相连，抽油杆202能够通过驴头101的纵向摆动进行纵向移动，抽油杆202下端设置有柱塞208，所述柱塞208能够通过抽油杆202带动进行纵向移动，将油井内的原油抽至进油室207内，所述进油室207上部设置有出油阀205，所述出油阀205用以排出进油室207内的原油，进油室207下部设置有进油阀209，所述进油阀209用以控制进油室207内的原油进入，进油室207内部侧壁上还设置有限位块206，用以对柱塞208的移动进行限位，所述抽油杆202上端设置有调控节203，所述调控节203用以调节抽油杆202的长度，以控制所述柱塞208的冲程距离，所述调控节203下部设置有应力仪204，所述应力仪204用以检测抽油杆202受到的实时应力；

油井检测单元，其设置在油井内部，用以检测油井内原油的液面高度；

中控单元，其与所述油机单元1、所述油泵单元2以及所述油井检测单元分别相连，所述中控单元内设置有标准液面高度范围，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，中控单元将实时液面高度与标准液面高度范围进行对比，并根据对比结果调整所述伸缩连杆103的初始长度或进行停机刹车；所述中控单元内还设置有标准应力范围，所述应力仪204检测抽油管201的在移动过程中的应力，中控单元根据应力仪204的检测结果选取实时应力，并将实时应力与标准应力范围进行对比，在实时应力高于标准应力范围时，中控单元对所述伸缩连杆103的长度进行调整，在实时应力低于标准应力时，中控单元将根据油井内原油的实时液面高度调整所述抽油杆202的初始抽油杆202长度或进行停机刹车。

通过在油机单元1中设置长度可调节的伸缩连杆103，能够调整驴头101摆动距离的幅度，同时驴头101的摆动又影响油泵单元2抽油效率，驴头101的摆动幅度越大油泵单元2单次抽油的量越高，通过调整油泵单元2的单次抽油量，并根据实际情况进行控制，保障了抽油效率的基础上，使油泵单元2承受机械运动产生的应力减小，提高了油泵单元2的使用寿命，同时通过在抽油杆202上设置调控节203，调整抽油杆202的长度，可以在抽油管201可实现的范围内智能调节采油高度，并在抽油杆202设置应力仪204，通过中控单元的对比判定对油机单元1与油泵单元2进行调整，在提高了采油效率的同时减少机械的损伤，提高部件的使用寿命，并且避免了出现空抽情况。

具体而言，所述中控单元中设置有所述伸缩连杆103的初始长度Qc，中控单元内还设置有油井内原油的标准液面高度Hb与标准液面高度差ΔHb，在所述智能控制装置进行油井抽油时，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs，中控单元根据实时液面高度Hs与标准液面高度Hb计算实时液面高度差ΔHs，ΔHs=|Hb-Hs|，中控单元将实时液面高度差ΔHs与标准液面高度差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差未超出标准液面高度差，中控单元不对所述伸缩连杆103的初始长度Qc进行调整；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，并根据对比结果对所述伸缩连杆103的初始长度进行调整。

在中控单元中设置标准液面高度与标准液面高度差，通过油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，中控单元根据实时液面高度与标准液面高度计算实时液面高度差，并将实时液面高度差与标准液面高度差进行对比，以确定实时液面高度是否在标准的作业范围内，同时设置实际值与标准值的差值进行对比，增加了调控范围，保障了智能控制系统的正常运行。

具体而言，在所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差时，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时液面高度高于标准液面高度，中控单元将所述伸缩连杆103的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc+Qc[（Hs-Hb）/ Hb];

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度，中控单元将对实时液面高度进行判定，以确定是否进行停机。

当中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差时，表示油井内原油的实时液面高度已经超出了油泵单元2的标准作业范围，因此将实时液面高度与标准液面高度进行对比，在实时液面高度高于标准液面高度时，油井内原油压力较大，相对容易抽取，通过中控单元将伸缩连杆103的初始长度调整变长，增加驴头101的运动幅度，从而提高油井的采油效率。

具体而言，所述中控单元内设置有最小抽油液面高度Hz，当所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度时，中控单元将实时液面高度Hs与最小抽油液面高度Hz进行对比，

当Hs≥Hz时，所述中控单元判定实时液面高度不低于最小抽油液面高度，中控单元将所述伸缩连杆103的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc-Qc[（Hb-Hs）/Hb];

当Hs＜Hz时，所述中控单元判定实时液面高度低于最小抽油液面高度，中控单元控制所述油机单元1进行停机刹车。

在中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度时，在中控单元将实时液面高度与最小抽油液面高度进行对比，当实时液面高度不低于最小抽油液面高度时，油井能液面较低，但能够进行抽取，因此将伸缩连杆103的初始长度调整变短，降低单次抽油量，减少了动力组件104的动能消耗，当实时液面高度低于最小抽油液面高度时，通过中控单元控制油机单元1进行停机刹车，避免了油泵单元2的空抽。

具体而言，所述中控单元内设置有所述伸缩连杆103的预设最大长度Qa与预设最小长度Qz，其中，Qa＞Qz，当所述中控单元对伸缩连杆103的初始长度完成调节后，中控单元将伸缩连杆103调节后的长度Qc’分别与预设最大长度Qa和预设最小长度Qz进行对比，

当Qc’＜Qz时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆103长度低于预设最小长度，中控单元将按照预设最小长度Qz控制伸缩连杆103的实际长度；

当Qz≤Qc’≤Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆103长度在预设最大长度与预设最小长度之间，中控单元将按照调节的长度Qc’控制伸缩连杆103的实际长度；

当Qc’＞Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆103长度高于预设最大长度，中控单元将按照预设最大长度Qa控制伸缩连杆103的实际长度。

通过在中控单元内设置有伸缩连杆103的预设最大长度与预设最小长度，并将实际调节的伸缩连杆103的长度与预设最大长度和预设最小长度进行对比，判定中控单元的调节是否在伸缩连杆103的允许调节范围内，同时也可用通过设置预设最大长度与预设最小长度的值，控制单次采油量的最大值与最小值，在实现灵活控制的同时，保障了智能采油判定的正在运行。

具体而言，当所述中控单元完成对所述伸缩连杆103长度的调节时，所述油机单元1带动所述油泵单元2对油井内的原油进行抽取，当所述抽油杆202在抽油管201内向上移动时，所述应力仪204检测抽油管201的在移动过程中的应力，应力仪204将检测结果传递至中控单元，中控单元根据检测结果生成本次抽取的应力变化曲线f（F），中控单元在应力变化曲线f（F）中选取应力最大的值作为本次抽取的实时应力Fs。

通过在抽油杆202上设置应力仪204检测抽油杆202实时的应力状态，能够帮助中控单元更清晰的判定油井内的抽油情况，同时将应力仪204检测的实时应力生成曲线，在曲线中选取最大值作为单次抽油的实时应力值，更能够体现单次抽油的受力极限，使中控单元的判定调节更加准确，同时中控单元将应力仪204检测的实时应力生成曲线，也能够帮助工作人员对油井内的抽油情况进行动态分析，进一步提高了油井的智能化控制效果。

具体而言，所述中控单元内设置有初始抽油杆202长度Lc，所述中控单元内设置有所述抽油杆202的在向上进行抽取动作时的标准应力Fb与标准应力差ΔFb，当中控单元完成选取实时应力Fs时，中控单元将根据实时应力Fs与标准应力Fb计算本次抽取的实时应力差ΔFs，ΔFs=|Fb-Fs|，中控单元将实时应力差ΔFs与标准应力差ΔFb进行对比，

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差未超出标准应力差，中控单元不对初始抽油杆202长度Lc进行调整；

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，以确定对所述抽油杆202的初始抽油杆202长度或所述伸缩连杆103的长度进行调整。

在中控单元内设置抽油杆202的在向上进行抽取动作时的标准应力范围，并将中控单元选取的实时应力与标准应力范围进行对比，通过计算实时应力差减小了判定误差，在实时应力差未超出标准应力差时，表示抽油杆202的在标准状态，也说明了进油室207在柱塞208的作用下内部产生压力也在设定的标准状态下，因此不对抽油杆202长度进行调整，保障采油的正常运行。

具体而言，在所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差时，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，

当Fs＜Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆202的实时应力低于标准应力，中控单元将对油井内原油的实时液面高度进行判定，以确定是否对所述抽油杆202的初始抽油杆202长度进行调整；

当Fs＞Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆202的实时应力高于标准应力，中控单元将所述伸缩连杆103的长度调整为Qc ”，Qc ”= Qc’- Qc’[（ Fs-Fb）/ Fb]，在完成所述伸缩连杆103的长度调节后，所述应力仪204检测抽油管201的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＜Fb时，停止对所述伸缩连杆103长度的调节。

在中控单元判定实时应力差超出标准应力差时，中控单元将实时应力与标准应力进行对比，当抽油杆202的实时应力低于标准应力时，表示可能出现由于液面较低造成的空抽或是故障，因此需要对对油井内原油的实时液面高度进行判定，当抽油杆202的实时应力高于标准应力时，可能是由于进油堵塞或是原油状态的变化所导致的，因此对伸缩连杆103的长度调整变短，减小单次抽油量以避免机械出现故障，保障了采油的正常运行。

具体而言，所述中控单元能够获取所述抽油杆202的抽油位置高度，在所述中控单元判定所述抽油杆202的实时应力低于标准应力时，中控单元获取所述抽油杆202的抽油位置高度Hg，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs’，中控单元将抽油位置高度Hg与实时液面高度Hs’进行对比，

当Hs’＜Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度，中控单元将抽油杆202的初始抽油杆202长度调整为Lc’，Lc’=Lc+|Hg- Hs’|；

当Hs’≥Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度不低于抽油位置高度，中控单元判定出现故障，中控单元控制所述油机单元1进行停机刹车。

在抽油杆202的实时应力低于标准应力时，通过油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，将实时液面高度与油泵单元2能够抽取到的抽油位置高度进行对比，当实时液面高度低于抽油位置高度时，通过中控单元将抽油杆202长度调整为较长，在通过变化抽油的位置避免空抽，提高了抽油效率，在实时液面高度不低于抽油位置高度时，表示原油的液面高度在能够抽取的范围内，确无法进行有效的抽取，因此判定故障进行检修。

具体而言，在所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度时，中控单元将抽油杆202的初始抽油杆202长度调整为Lc’，所述应力仪204检测抽油管201的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＞Fb时，或在对实时液面高度判定中使检测到的实时液面高度Hs”到达Hs” ≥Hg时，停止对所述抽油杆202长度的调节。

在实时液面高度低于抽油位置高度时，中控单元对抽油杆202的长度进行调整，通过改变抽油位置克服实时液面不在标准的问题，并且在调整完成后，通过检测抽油杆202应力进行调节的反馈检验，并通过重复调节，直至改变判定状态，在保障了抽油效率的基础上，减少机械部件的损伤，并通过减少人工介入，实现智能控制。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于油井的智能控制装置，其特征在于，包括，

油机单元，其一端设置有驴头，所述驴头通过游梁与伸缩连杆相连，所述伸缩连杆将动力组件的动能传递至所述游梁，通过游梁带动驴头纵向摆动，所述伸缩连杆长度可调节，用以调整驴头摆动距离，所述游梁通过支架进行支撑；

油泵单元，其与所述油机单元相连，所述油泵单元包括抽油管，所述抽油管内部设置有抽油杆，所述抽油杆通过吊绳与所述驴头相连，抽油杆能够通过驴头的纵向摆动进行纵向移动，抽油杆下端设置有柱塞，所述柱塞能够通过抽油杆带动进行纵向移动，将油井内的原油抽至进油室内，所述进油室上部设置有出油阀，所述出油阀用以排出进油室内的原油，进油室下部设置有进油阀，所述进油阀用以控制进油室内的原油进入，进油室内部侧壁上还设置有限位块，用以对柱塞的移动进行限位，所述抽油杆上端设置有调控节，所述调控节用以调节抽油杆的长度，以控制所述柱塞的冲程距离，所述调控节下部设置有应力仪，所述应力仪用以检测抽油杆受到的实时应力；

油井检测单元，其设置在油井内部，用以检测油井内原油的液面高度；

中控单元，其与所述油机单元、所述油泵单元以及所述油井检测单元分别相连，所述中控单元内设置有标准液面高度范围，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度，中控单元将实时液面高度与标准液面高度范围进行对比，并根据对比结果调整所述伸缩连杆的初始长度或进行停机刹车；所述中控单元内还设置有标准应力范围，所述应力仪检测抽油管的在移动过程中的应力，中控单元根据应力仪的检测结果选取实时应力，并将实时应力与标准应力范围进行对比，在实时应力高于标准应力范围时，中控单元对所述伸缩连杆的长度进行调整，在实时应力低于标准应力时，中控单元将根据油井内原油的实时液面高度调整所述抽油杆的初始抽油杆长度或进行停机刹车。

2.根据权利要求1所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，所述中控单元中设置有所述伸缩连杆的初始长度Qc，中控单元内还设置有油井内原油的标准液面高度Hb与标准液面高度差ΔHb，在所述智能控制装置进行油井抽油时，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs，中控单元根据实时液面高度Hs与标准液面高度Hb计算实时液面高度差ΔHs，ΔHs=|Hb-Hs|，中控单元将实时液面高度差ΔHs与标准液面高度差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差未超出标准液面高度差，中控单元不对所述伸缩连杆的初始长度Qc进行调整；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，并根据对比结果对所述伸缩连杆的初始长度进行调整。

3.根据权利要求2所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，在所述中控单元判定实时液面高度差超出标准液面高度差时，中控单元将实时液面高度Hs与标准液面高度Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定实时液面高度高于标准液面高度，中控单元将所述伸缩连杆的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc+Qc[（Hs-Hb）/ Hb];

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度，中控单元将对实时液面高度进行判定，以确定是否进行停机。

4.根据权利要求3所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，所述中控单元内设置有最小抽油液面高度Hz，当所述中控单元判定实时液面高度低于标准液面高度时，中控单元将实时液面高度Hs与最小抽油液面高度Hz进行对比，

当Hs≥Hz时，所述中控单元判定实时液面高度不低于最小抽油液面高度，中控单元将所述伸缩连杆的初始长度调整为Qc’，Qc’=Qc-Qc[（Hb-Hs）/Hb];

当Hs＜Hz时，所述中控单元判定实时液面高度低于最小抽油液面高度，中控单元控制所述油机单元进行停机刹车。

5.根据权利要求4所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，所述中控单元内设置有所述伸缩连杆的预设最大长度Qa与预设最小长度Qz，其中，Qa＞Qz，当所述中控单元对伸缩连杆的初始长度完成调节后，中控单元将伸缩连杆调节后的长度Qc’分别与预设最大长度Qa和预设最小长度Qz进行对比，

当Qc’＜Qz时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度低于预设最小长度，中控单元将按照预设最小长度Qz控制伸缩连杆的实际长度；

当Qz≤Qc’≤Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度在预设最大长度与预设最小长度之间，中控单元将按照调节的长度Qc’控制伸缩连杆的实际长度；

当Qc’＞Qa时，所述中控单元判定调节的所述伸缩连杆长度高于预设最大长度，中控单元将按照预设最大长度Qa控制伸缩连杆的实际长度。

6.根据权利要求5所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，当所述中控单元完成对所述伸缩连杆长度的调节时，所述油机单元带动所述油泵单元对油井内的原油进行抽取，当所述抽油杆在抽油管内向上移动时，所述应力仪检测抽油管的在移动过程中的应力，应力仪将检测结果传递至中控单元，中控单元根据检测结果生成本次抽取的应力变化曲线f（F），中控单元在应力变化曲线f（F）中选取应力最大的值作为本次抽取的实时应力Fs。

7.根据权利要求6所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，所述中控单元内设置有初始抽油杆长度Lc，所述中控单元内设置有所述抽油杆的在向上进行抽取动作时的标准应力Fb与标准应力差ΔFb，当中控单元完成选取实时应力Fs时，中控单元将根据实时应力Fs与标准应力Fb计算本次抽取的实时应力差ΔFs，ΔFs=|Fb-Fs|，中控单元将实时应力差ΔFs与标准应力差ΔFb进行对比，

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差未超出标准应力差，中控单元不对初始抽油杆长度Lc进行调整；

当ΔFs≤ΔFb时，所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，以确定对所述抽油杆的初始抽油杆长度或所述伸缩连杆的长度进行调整。

8.根据权利要求7所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，在所述中控单元判定实时应力差超出标准应力差时，中控单元将实时应力Fs与标准应力Fb进行对比，

当Fs＜Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力低于标准应力，中控单元将对油井内原油的实时液面高度进行判定，以确定是否对所述抽油杆的初始抽油杆长度进行调整；

当Fs＞Fb时，所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力高于标准应力，中控单元将所述伸缩连杆的长度调整为Qc ”，Qc ”= Qc’- Qc’[（ Fs-Fb）/ Fb]，在完成所述伸缩连杆的长度调节后，所述应力仪检测抽油管的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＜Fb时，停止对所述伸缩连杆长度的调节。

9.根据权利要求8所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，所述中控单元能够获取所述抽油杆的抽油位置高度，在所述中控单元判定所述抽油杆的实时应力低于标准应力时，中控单元获取所述抽油杆的抽油位置高度Hg，所述油井检测单元检测油井内原油的实时液面高度Hs’，中控单元将抽油位置高度Hg与实时液面高度Hs’进行对比，

当Hs’＜Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度，中控单元将抽油杆的初始抽油杆长度调整为Lc’，Lc’=Lc+|Hg- Hs’|；

当Hs’≥Hg时，所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度不低于抽油位置高度，中控单元判定出现故障，中控单元控制所述油机单元进行停机刹车。

10.根据权利要求9所述的基于油井的智能控制装置，其特征在于，在所述中控单元判定油井内原油的实时液面高度低于抽油位置高度时，中控单元将抽油杆的初始抽油杆长度调整为Lc’，所述应力仪检测抽油管的在下一次向上移动过程中的应力，中控单元选取实时应力Fs’，并重复上述根据实时应力Fs与标准应力Fb计算实时应力差ΔFs的操作，计算实时应力差ΔFs’，中控单元对实时应力Fs与实时应力差ΔFs’进行判定，直至当ΔFs’≤ΔFb，或Fs’＞Fb时，或在对实时液面高度判定中使检测到的实时液面高度Hs”到达Hs” ≥Hg时，停止对所述抽油杆长度的调节。

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