CN115774420A - 一种油井举升近、远程控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井举升近、远程控制系统及方法，涉及油田开采技术领域。采集装置按照预设周期采集抽油机的工作数据；工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；智能调参装置根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，根据第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次，使用第一目标冲次对抽油机进行调参；供采平衡量化分析模块根据角速度和功率曲线图进行平衡量化分析；智能调参装置根据供采平衡量化分析模块发送的平衡调参指令对抽油机进行调参。通过上述系统提升调参实效性和控制精确度，从而减少了耗能，提高了油井及其设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，具体涉及一种油井举升近、远程控制系统及方法。
背景技术
石油是国民经济的命脉，地下石油的开采工作会应用抽油机作为石油的采集和提升装置。
现有的抽油控制系统采用人工调参模式的方式对抽油机参数进行调整，在生产过程无法实时监控油井具体工况变化，并对抽油机参数进行实时调节，存在调参时效性比较差，控制精确度低的问题，可能导致耗能大、抽油机空抽从而缩短油井及其设备的使用寿命。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种油井举升近、远程控制系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明实施例第一方面，首先提供了一种油井举升近、远程控制系统，包括云控制服务器和智能控制设备；所述智能控制设备包括采集装置和智能调参装置；所述云控制服务器包括供采平衡量化分析模块；
所述采集装置，用于按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给所述智能调参模块和所述云控制服务器；所述工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
所述智能调参装置，用于根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，根据所述第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次，使用所述第一目标冲次对抽油机进行调参；
所述供采平衡量化分析模块，用于根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能调参模块发送平衡调参指令；
所述智能调参装置，还用于根据所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
可选地，所述智能调参装置包括第二函数模块、第一函数模块和自动调参模块；
所述第二函数模块，用于根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
所述第一函数模块，用于根据所述第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到所述第一函数；
所述自动调参模块，用于根据所述第二函数以抽油产量的值最大为目标计算目标冲次，使用所述目标冲次对抽油机进行调参。
可选地，所述第二函数模块包括分组子模块、计算子模块和拟合子模块；
所述分组子模块，用于将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
所述计算子模块，用于针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
所述拟合子模块，用于将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到所述第二函数。
可选地，所述第一函数模块，具体用于将所述第二函数代入预设抽油产量函数得到所述第一函数；所述预设抽油产量函数是以泵充满度和冲次为自变量抽油产量为应变量的二元一次函数。
可选地，所述云控制服务器还包括人工调参模块；
所述人工调参模块，用于接收输入的第二目标冲次，将所述第二目标冲次发送给所述智能调参装置；
所述智能调参装置，还用于根据所述第二目标冲次对抽油机进行调参。
本发明实施例第二方面，还提供了一种油井举升近、远程控制方法，应用于智能控制设备，所述方法包括：
按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给云控制服务器；以使所述云控制服务器根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能控制设备发送平衡调参指令；所述工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数；
根据所述第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次；
使用所述第一目标冲次和/或所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
可选地，根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，包括：
根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
根据所述第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到所述第一函数。
可选地，根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数，包括：
将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到第二函数。
本发明实施例第三方面，还提供了一种油井举升近、远程控制方法，应用于云控制服务器，所述方法包括：
接收智能控制设备发送的工作数据；所述工作数据包括所述智能控制设备按照预设周期采集的抽油机的角速度和功率曲线图；
根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能调参模块发送平衡调参指令；以使所述智能控制设备根据所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
可选地，所述方法还包括：
接收输入的第二目标冲次，将所述第二目标冲次发送给所述智能控制设备；以使所述智能控制设备根据所述第二目标冲次对抽油机进行调参。
本发明实施例提供了一种一种油井举升近、远程控制系统，包括云控制服务器和智能控制设备；智能控制设备包括采集装置和智能调参装置；云控制服务器包括供采平衡量化分析模块；采集装置，用于按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给智能调参模块和云控制服务器；工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；智能调参装置，用于根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，根据第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次，使用第一目标冲次对抽油机进行调参；供采平衡量化分析模块，用于根据角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向智能调参模块发送平衡调参指令；智能调参装置，还用于根据平衡调参指令对抽油机进行调参。通过智能控制设备可以根据抽油机的历史工作数据确定抽油机的当前的第一目标冲次，对抽油机进行实时调参，并通过云控制服务器监控调节抽油机的平衡状态，提升调参实效性和控制精确度，从而减少了耗能，提高了油井及其设备的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例提供的一种油井举升近、远程控制系统的系统框图；
图2为本发明实施例提供的应用于智能控制设备的一种油井举升近、远程控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的应用于云控制服务器的一种油井举升近、远程控制方法的流程图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种油井举升近、远程控制系统，参见图1，图1为本发明实施例提供的一种油井举升近、远程控制系统的系统框图。包括云控制服务器和智能控制设备；智能控制设备包括采集装置和智能调参装置；云控制服务器包括供采平衡量化分析模块；
采集装置，用于按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给智能调参模块和云控制服务器；工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
智能调参装置，用于根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，根据第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次，使用第一目标冲次对抽油机进行调参；
供采平衡量化分析模块，用于根据角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向智能调参模块发送平衡调参指令；
智能调参装置，还用于根据平衡调参指令对抽油机进行调参。
基于本发明实施例提供的一种油井举升近、远程控制系统，通过智能控制设备可以根据抽油机的历史工作数据确定抽油机的当前的第一目标冲次，对抽油机进行实时调参，并通过云控制服务器监控调节抽油机的平衡状态，提升调参实效性和控制精确度，从而减少了耗能，提高了油井及其设备的使用寿命。
一种实现方式中，工作数据还包括电压数据和电流数据等。云控制服务器可以显示预设历史时间段内的工作数据，以便远程实时监控。云控制服务器还可以检测工作数据是否处于预设范围内，若工作数据不处于预设范围内可以进行数据报警，以提醒工作人员及时调整抽油机的参数或维修抽油机。
一种实现方式中，供采平衡量化分析模块可以根据角速度计算每一冲次内抽油杆从最高点到最低点的下行时间(第一时间)和抽油杆从最低点到最高点的上行时间(第二时间)。根据第一时间与第二时间之间的比值判断抽油杆是否处于平衡状态。例如，第一时间与第二时间之间的比值处于0.95至1.05之间则确定抽油杆处于平衡状态，否则不处于平衡状态。当抽油杆处于平衡状态则不需要向智能调参模块发送平衡调参指令，当抽油杆处于不平衡状态，则可以向智能调参模块发送平衡调参指令，调节抽油杆上行和/或下行时的电机输出功率，将抽油杆调节至处于平衡状态。
供采平衡量化分析模块还可以根据功率曲线图计算抽油杆的光杆扭矩，并判断光杆扭矩是否处于预设范围内，若处于预设范围内则确定抽油杆处于平衡状态，否则处于不平衡状态，则可以向智能调参模块发送平衡调参指令，调节电机输出功率，将抽油杆的光杆扭矩调节至处于预设范围内。
在一个实施例中，智能调参装置包括第二函数模块、第一函数模块和自动调参模块；
第二函数模块，用于根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
第一函数模块，用于根据第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数；
自动调参模块，用于根据第二函数以抽油产量的值最大为目标计算目标冲次，使用目标冲次对抽油机进行调参。
在一个实施例中，第二函数模块包括分组子模块、计算子模块和拟合子模块；
分组子模块，用于将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
计算子模块，用于针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
拟合子模块，用于将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到第二函数。
一种实现方式中，功率曲线段可以根据时间划分为多个功率曲线子段，每一功率曲线子段对应一个冲次，将每一冲次对应的功率曲线子段在时间上进行积分乘以抽油机总传动效率即可得到该冲次的悬点做功。悬点做功与预先测得的一个冲次的最优充满度测试总功的比值即为该冲次的泵充满度。
在一个实施例中，第一函数模块，具体用于将第二函数代入预设抽油产量函数得到第一函数；预设抽油产量函数是以泵充满度和冲次为自变量抽油产量为应变量的二元一次函数。
一种实现方式中，参见公式(1)第一函数是以冲次为自变量抽油产量为应变量的一元二次函数：
其中，Q为抽油产量、F为抽油泵柱塞横截面积、S有效冲程、N冲次、β为泵充满度、a和b为常数。F和S为已知常数，拟合第二函数时可确定a和b。
在一个实施例中，云控制服务器还包括人工调参模块；
人工调参模块，用于接收输入的第二目标冲次，将第二目标冲次发送给智能调参装置；
智能调参装置，还用于根据第二目标冲次对抽油机进行调参。
一种实现方式中，技术人员可以通过人工调参模块远程对抽油机的冲次进行调参。
基于相同的发明构思本发明实施例还提供了应用于智能控制设备的一种油井举升近、远程控制方法，参见图2，图2为本发明实施例提供的应用于智能控制设备的一种油井举升近、远程控制方法的流程图。该方法包括：
S201，按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给云控制服务器，以使云控制服务器根据角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向智能控制设备发送平衡调参指令。
S202，根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数。
S203，根据第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次。
S204，使用第一目标冲次和/或平衡调参指令对抽油机进行调参。
所述工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
基于本发明实施例提供的一种油井举升近、远程控制方法，通过智能控制设备可以根据抽油机的历史工作数据确定抽油机的当前的第一目标冲次，对抽油机进行实时调参，并通过云控制服务器监控调节抽油机的平衡状态，提升调参实效性和控制精确度，从而减少了耗能，提高了油井及其设备的使用寿命。
在一个实施例中，根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，包括：
根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
根据所述第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到所述第一函数。
在一个实施例中，根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数，包括：
将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到第二函数。
基于相同的发明构思本发明实施例还提供了应用于云控制服务器的一种油井举升近、远程控制方法，参见图3，图3为本发明实施例提供的应用于云控制服务器的一种油井举升近、远程控制方法的流程图。该方法包括：
S301，接收智能控制设备发送的工作数据。
S302，根据角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向智能调参模块发送平衡调参指令，以使智能控制设备根据平衡调参指令对抽油机进行调参。
工作数据包括智能控制设备按照预设周期采集的抽油机的角速度和功率曲线图。
基于本发明实施例提供的一种油井举升近、远程控制系统，通过智能控制设备可以根据抽油机的历史工作数据确定抽油机的当前的第一目标冲次，对抽油机进行实时调参，并通过云控制服务器监控调节抽油机的平衡状态，提升调参实效性和控制精确度，从而减少了耗能，提高了油井及其设备的使用寿命。
在一个实施例中，该方法还包括：接收输入的第二目标冲次，将第二目标冲次发送给智能控制设备；以使智能控制设备根据第二目标冲次对抽油机进行调参。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
Claims (10)
1.一种油井举升近、远程控制系统，其特征在于，包括云控制服务器和智能控制设备；所述智能控制设备包括采集装置和智能调参装置；所述云控制服务器包括供采平衡量化分析模块；
所述采集装置，用于按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给所述智能调参模块和所述云控制服务器；所述工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
所述智能调参装置，用于根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，根据所述第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次，使用所述第一目标冲次对抽油机进行调参；
所述供采平衡量化分析模块，用于根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能调参模块发送平衡调参指令；
所述智能调参装置，还用于根据所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
2.基于权利要求1所述的一种油井举升近、远程控制系统，其特征在于，所述智能调参装置包括第二函数模块、第一函数模块和自动调参模块；
所述第二函数模块，用于根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
所述第一函数模块，用于根据所述第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到所述第一函数；
所述自动调参模块，用于根据所述第二函数以抽油产量的值最大为目标计算目标冲次，使用所述目标冲次对抽油机进行调参。
3.基于权利要求2所述的一种油井举升近、远程控制系统，其特征在于，所述第二函数模块包括分组子模块、计算子模块和拟合子模块；
所述分组子模块，用于将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
所述计算子模块，用于针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
所述拟合子模块，用于将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到所述第二函数。
4.基于权利要求3所述的一种油井举升近、远程控制系统，其特征在于，所述第一函数模块，具体用于将所述第二函数代入预设抽油产量函数得到所述第一函数；所述预设抽油产量函数是以泵充满度和冲次为自变量抽油产量为应变量的二元一次函数。
5.基于权利要求1所述的一种油井举升近、远程控制系统，其特征在于，所述云控制服务器还包括人工调参模块；
所述人工调参模块，用于接收输入的第二目标冲次，将所述第二目标冲次发送给所述智能调参装置；
所述智能调参装置，还用于根据所述第二目标冲次对抽油机进行调参。
6.一种油井举升近、远程控制方法，其特征在于，应用于智能控制设备，所述方法包括：
按照预设周期采集抽油机的工作数据发送给云控制服务器；以使所述云控制服务器根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能控制设备发送平衡调参指令；所述工作数据包括抽油机的角速度和功率曲线图；
根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数；
根据所述第一函数以抽油产量的值最大为目标计算第一目标冲次；
使用所述第一目标冲次和/或所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
7.基于权利要求6所述的一种油井举升近、远程控制方法，其特征在于，根据功率曲线图建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到第一函数，包括：
根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数；
根据所述第二函数建立抽油机的抽油产量与冲次之间的数量关系得到所述第一函数。
8.基于权利要求7所述的一种油井举升近、远程控制方法，其特征在于，根据功率曲线图拟合抽油机的泵充满度与冲次之间的数量关系得到第二函数，包括：
将预设周期分组为多个时间段，针对每一时间段确定该时间段对应的功率曲线段和冲次；
针对每一时间段，根据该时间段的功率曲线段计算该段内每一冲次的悬点做功，由每一冲次的悬点做功计算该冲次的泵充满度，得到该时间段的平均泵充满度；
将每一段的冲次和平均泵充满度作为一组坐标，将泵充满度作为应变量并将冲次作为自变量拟合为一次函数，得到第二函数。
9.一种油井举升近、远程控制方法，其特征在于，应用于云控制服务器，所述方法包括：
接收智能控制设备发送的工作数据；所述工作数据包括所述智能控制设备按照预设周期采集的抽油机的角速度和功率曲线图；
根据所述角速度和功率曲线图进行平衡量化分析，并向所述智能调参模块发送平衡调参指令；以使所述智能控制设备根据所述平衡调参指令对抽油机进行调参。
10.基于权利要求9所述的一种油井举升近、远程控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收输入的第二目标冲次，将所述第二目标冲次发送给所述智能控制设备；以使所述智能控制设备根据所述第二目标冲次对抽油机进行调参。
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