CN202331120U - 一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，属于抽油机自动控制领域，所述系统包括：井场数据采集单元、远程测控终端RTU、转子变频调速单元、油井工况分析模块、油井参数优化模块及远程调速模块。本实用新型通过结合油井出液规律，实时远程智能调节抽油机井冲次，实现抽油机井无级调速，最大限度的满足油井供排协调，并通过降低抽油机井冲次达到节能降耗、提高泵效和机采系统效率的目的。

Description

一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统

技术领域

本实用新型涉及抽油机自动控制领域，特别涉及一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统。

背景技术

一般抽油机控制均未设计电气调速功能，电机均按额定速度运行，抽油机调参一般采用更换皮带轮、加大减速比或更换极数更高的电机等方法，需要额外增加配件和设备投资，人工和管理费用也相应增加；此外油藏开发是一个动态的过程，受目前现有技术装备及自动化水平限制，泵径、冲程、冲次的调整是不连续的，常出现调参不及时，运行参数不合理的现象，既耗费人力，也不能达到最佳效果。目前国内使用的变频调速装置用的是专用的定子变频器，且都安装在井场调速控制只能在井场完成，还没有实现在站点、中心控制室的远程控制，不能很好的监控抽油机的运行状态。

实用新型内容

为了结合油井出液规律，实时远程智能调节抽油机井冲次，实现抽油机井无级调速，最大限度的满足油井供排协调，并通过降低抽油机井冲次达到节能降耗、提高泵效和机采系统效率的目的，本实用新型实施例提供了一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其包括油井控制装置，所述油井控制装置包括：

井场数据采集单元，用于采集所测油井的光杆载荷信息和光杆位移信息；

远程测控终端RTU，同所述井场数据采集单元连接，用于实现数据的远程传输；

转子变频调速单元，同所述远程测控终端RTU连接，其包括用于逻辑控制抽油机电机转速的微处理器；

其特征在于，所述系统还包括远程中心站点，用于同所述远程测控终端RTU实现数据传输，所述远程中心站点包括：

油井工况分析模块，同远程测控终端RTU连接，用于将所采集到的光杆载荷和光杆位移数据转化成泵功图；

油井参数优化模块，用于将油井工况分析模块所转化的泵功图进行功图识别，并优化出合理冲次；

远程调速模块，同所述远程测控终端RTU实现数据连接，

工作时，井场数据采集单元将采集到的光杆载荷位移数据传输至远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU将数据传输至远程中心站点，远程中心站点对所测油井数据进行分析和优化得出优化冲次，并将优化的抽汲冲次指令远程传输至所述远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU再将冲次指令传输至所述转子变频调速单元，指令控制所述转子变频调速单元改变抽油机的冲次。

进一步，所述油井控制装置还包括冲次检测单元，所述冲次检测单元包括：

优化冲次检测模块，用于检测经所述远程中心站点优化的抽油机抽汲冲次；

本地冲次检测模块，用于检测当前抽油机运行的抽汲冲次；

所述本地冲次检测模块和优化冲次检测模块所检测到的抽汲冲次被传输至所述转子变频调速单元，经所述微处理器进行逻辑判断后并控制抽油机的冲次。

所述远程中心站点同所述远程测控终端RTU通过有线或无线网桥方式实现数据传输。

所述井场数据采集单元包括置于抽油机上的载荷传感器和位移传感器。

所述远程调速模块包括：

远程启停模块，同所述远程测控终端RTU连接，用于远程指令控制抽油机的启动与停止；

调速模块，用于远程指令控制所述转子变频调速单元，实现对抽油机电机转速的调整。

所述调速模块包括：

远程检测单元，用于远程检测所测抽油机实际运行冲次，并将所测信息显示出来；

远程调速单元，同远程测控终端RTU实现远程数据连接，用于远程指令调节所测抽油机的冲次。

另一方面，抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速方法，所述方法包括，

通过油井控制装置获取所测油井的光杆载荷和光杆位移数据，并将获取数据传输至远程中心站点；远程中心站点结合所测油井基础数据对油井进行工况分析和参数优化；远程中心站点将优化后所得的抽汲冲次回传至油井控制装置，并指令油井控制装置控制抽油机的抽汲冲次。

油井控制装置获取远程中心站点回传的优化冲次后，并对优化前和优化后的抽油机抽汲冲次进行逻辑判断，若经优化的抽汲冲次同优化前的抽汲冲次不一致时，指令油井控制装置通过调节转子变频器上斩波器中的占空比实现无级调速；若优化冲次与优化前冲次一致，则按优化前冲次继续运行。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例在不改变皮带轮大小的基础上，根据实测功图判断油井供液情况，自动分析合理抽汲参数(冲次)。当油井供液能力发生变化，系统也将及时自动调整抽汲参数(冲次)，同时通过逆变装置回馈能量。

本实用新型采用远程控制调速，极大减轻了工人的劳动强度，改变了过去对抽油机井的“监而不控”的管理方式，同时实现了油井的节能降耗以及减少了设备损耗，泵效和机采系统效率也得到了一定程度提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统结构框图；

图2是图1所示系统中根据所述转子变频远程智能调速控制抽油机冲次的流程示意图；

图3是本实用新型实施例提供的转子变频远程调速模块的结构框图；

图4是图3所示系统中调速模块的结构框图；

图5是图1中冲次检测单元结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统包括，通过油井控制装置获取所测油井的光杆载荷和光杆位移数据，并将获取数据传输至远程中心站点；远程中心站点结合所测油井基础数据对油井进行工况分析和参数优化；远程中心站点将优化后所得的抽汲冲次回传至油井控制装置，并指令油井控制装置控制抽油机的抽汲冲次。

油井控制装置获取远程中心站点回传的优化冲次后，并对优化前和优化后的抽油机抽汲冲次进行逻辑判断，若经优化的抽汲冲次同优化前的抽汲冲次不一致时，指令油井控制装置通过调节转子变频器上斩波器中的占空比实现无级调速；若优化冲次与优化前冲次一致，则按优化前冲次继续运行，从而实现抽油机无级调冲次，达到油井供排协调的目的。

具体地，根据抽油井实测的光杆载荷、位移数据得到地面示功图，将实测示功图通过波动方程计算出泵功图，根据前述的泵功图，对其进行功图识别得到柱塞的有效冲程，将有效冲程与冲次建立相应关系式，并参考油井生产参数综合分析后，优化出最终的合理冲次，通过转子变频调速单元实现电机转速的调节。

本实用新型所提供的转子变频远程智能调速系统如图1所示，其包括油井控制装置和远程中心站点，其中油井控制装置包括井场数据采集单元、远程测控终端RTU、转子变频调速单元和冲次检测单元，远程中心站点用于同所述远程测控终端RTU实现数据传输，远程中心站点包括：

油井工况分析模块，同远程测控终端RTU连接，用于将所采集到的载荷和位移数据转化成泵功图；

油井参数优化模块，用于将油井工况分析模块所转化的泵功图进行功图识别，并优化出合理冲次；

远程调速模块，同所述远程测控终端RTU实现数据连接，

工作时，井场数据采集单元将采集到的载荷位移数据传输至远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU将数据传输至远程中心站点，远程中心站点对所测油井数据进行分析和优化得出优化冲次，并将优化的抽汲冲次指令远程传输至所述远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU再将冲次指令传输至所述转子变频调速单元，指令控制所述转子变频调速单元改变抽油机的冲次。

远程中心站点同所述远程测控终端RTU通过有线或无线方式实现数据传输。

井场数据采集单元包括置于抽油机上的载荷传感器和位移传感器。

本实用新型所使用到的远程测控终端RTU的型号为5318-1，厂家：北京安控科技有限股份公司；所使用的抽油机电机为绕线式电机。

如图2所示，根据功图判断油井供液情况，自动调整抽油机的抽汲参数(冲次)可包括下列流程：

步骤S11井场数据采集单元对抽油机井光杆载荷和位移进行测量，获取载荷位移数据，并传输至远程测控终端RTU，远程测控终端RTU将载荷位移数据上传至远程中心站点。

步骤S12远程中心站点中的油井工况分析模块根据抽油机井光杆载荷和光杆位移得到地面示功图，再由地面示功图通过波动方程计算出泵功图。

步骤S13油井参数优化模块根据前述的泵功图，对其进行功图识别得到柱塞的有效冲程，将有效冲程与冲次建立相应关系式，并参考油井生产参数综合分析后，优化出最终的合理冲次。

步骤S14由冲次检测单元中的本地冲次检测模块和优化冲次检测模块自动检测抽油机的实际运行冲次和优化冲次，并将所检测的优化前和优化后的冲次传输至转子变频调速单元，由转子变频调速单元的微处理器进行逻辑判断，判断优化指令冲次是否与目前抽油机实际运行的冲次相一致，若优化冲次与实际冲次一致，则按目前冲次继续运行，执行步骤S11；若优化冲次与目前实际冲次不一致，则进行调速运行，执行步骤S15。

步骤S15通过转子变频器上的微处理器来调节转子变频调速单元中斩波器的占空比，进而调节抽油机电机的转速，实现抽油机井参数(冲次)的调节，实现远程智能调节。

如图3～4所示，所述“一拖多”转子变频远程智能调系统中远程调速模块可包括：

如图3所示，远程调速模块分为远程启停模块和调速模块，根据接收到得不同指令进行相应的操作；

远程启停模块，同所述远程测控终端RTU连接，用于远程指令控制抽油机的启动与停止；

调速模块，用于远程指令控制所述转子变频调速单元，实现对抽油机电机转速的远程调整。

如图4所示，调速模块分为远程检测单元和远程调速单元，其中远程检测单元用于远程检测所测抽油机实际运行冲次，并将所测信息通过显示设备显示出来，以便远程观察所测抽油机的实际运行冲次。

远程调速单元，同远程测控终端RTU实现远程数据连接，用于远程指令调节所测抽油机的冲次。

图5是冲次检测单元结构框图，其包括：

优化冲次检测模块，用于检测经所述远程中心站点优化的抽油机抽汲冲次；

本地冲次检测模块，用于检测当前抽油机运行的抽汲冲次；

本地冲次检测模块和优化冲次检测模块所检测到的抽汲冲次被传输至所述转子变频调速单元，经所述微处理器进行逻辑判断后并控制抽油机的冲次。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其包括油井控制装置，所述油井控制装置包括：

井场数据采集单元，用于采集所测油井的光杆载荷信息和光杆位移信息；

远程测控终端RTU，同所述井场数据采集单元连接，用于实现数据的远程传输；

转子变频调速单元，同所述远程测控终端RTU连接，其包括用于逻辑控制抽油机电机转速的微处理器；

其特征在于，所述系统还包括远程中心站点，与所述远程测控终端RTU实现数据传输，用于分析并优化出抽油机的合理冲次，所述远程中心站点设有远程调速模块，其包括：

远程启停模块，同所述远程测控终端RTU连接，用于远程指令控制抽油机的启动与停止；

调速模块，用于远程指令控制所述转子变频调速单元，实现对抽油机电机转速的调整；

工作时，井场数据采集单元将采集到的载荷位移数据传输至远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU将数据传输至远程中心站点，远程中心站点对所测油井数据进行分析和优化得出优化冲次，并将优化的抽汲冲次指令远程传输至所述远程测控终端RTU，所述远程测控终端RTU再将冲次指令传输至所述转子变频调速单元，指令控制所述转子变频调速单元改变抽油机的冲次。

2.根据权利要求1所述的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其特征在于，

所述油井控制装置还包括冲次检测单元，所述冲次检测单元包括：

优化冲次检测模块，用于检测经所述远程中心站点优化的抽油机抽汲冲次；

本地冲次检测模块，用于检测当前抽油机运行的抽汲冲次；

所述本地冲次检测模块和优化冲次检测模块所检测到的抽汲冲次被传输至所述转子变频调速单元，经所述微处理器进行逻辑判断后并控制抽油机的冲次。

3.根据权利要求2所述的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其特征在于，

所述远程中心站点同所述远程测控终端RTU通过有线或无线网桥方式实现数据传输。 

4.根据权利要求1所述的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其特征在于，

所述井场数据采集单元包括置于抽油机上的载荷传感器和位移传感器。

5.根据权利要求1所述的抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统，其特征在于，

所述调速模块包括：

远程检测单元，用于远程检测所测抽油机实际运行冲次，并将所测信息显示出来；

远程调速单元，同远程测控终端RTU实现远程数据连接，用于远程指令调节所测抽油机的冲次。 

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