CN202472289U - 一种节能型采油控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型采油控制器。本实用新型包括由温度传感器、流量传感器、声波传感器构成的传感器组、信号采集器、CPU智能处理单元、输入及显示单元、语音告警单元、控制驱动单元、执行机构、保护单元，传感器组设置在出油管管壁上，传感器组经信号采集器与CPU智能处理单元连接，CPU智能处理单元分别与输入及显示单元、语音告警单元连接，CPU智能处理单元输出的控制信号依次经控制驱动单元、执行机构输出到抽油机电动机；所述的保护单元一路经旁路开关与抽油机电动机连接，另一路经保护单元与执行机构连接。本实用新型科学合理地自动或提示人工控制油井间开生产周期，从而提高油井有效生产时率，延长油井检泵周期。

Description

一种节能型采油控制器

技术领域

本实用新型涉及一种节能型采油控制器。 

背景技术

目前，在我国油田中，大多数油井是使用活塞式抽油机的低产井，普遍存在抽取能力远远大于油井实际负荷的问题，这种情况的出现将会产生抽油机空抽现象，进而导致抽油机泵效低、机械磨损大、电能浪费严重，同时也使抽油机的维护费用提高，具体表现为电动轻载或接近空载运行，其中电费在运作成在比率约为20%--50%。在不降低原油产量的情况下，为了降低电能的消耗，并达到延长采油机的使用寿命的目的，设计了多种智能优化采油控制器，实现了对油井的实时检测和控制。 

一、选择合适的电动机，改变油田“大马拉小车”的现象。在油田开发中，选择电动机功率主要考虑电机发热、过载能力和启动能力三个因素。对抽油机来讲，按抽油机平均负荷考虑电机发热确定的电动机，启动能力不能满足抽油机启动的要求，选用普通电机就要增大电机容量以增大启动能力，这就是造成“大马拉小车”的根源。所以采取措施可以改善这种状况，但不可能完全根除这个现象。 

二、采用节能型电动机或双速电动机，在抽油机电动机启动完成之后，再输入较小的电功率来维持抽油机的连续运转。此种方案可以达到一定的节能效果，但不能解决抽空时对抽油机的磨损和电能浪费的难题。该方法不是彻底解决抽空问题的方案。 

三、采取就地无功补偿措施，即提高系统功率因数，达到节约能源的目的，但不能解决抽空时的机械损耗问题，而且有功损耗的节能效果并不是非常理想。 

四、采用抽油机电动机调压控制器，它改变当前油田变负载电动机以恒定电压供电运行的不经济状况，能够跟随负载变化调整电动机的供电电压，从而使抽油机的整体运行效率得以提高。这样的控制方案可以达到相当好的节能效果，但是控制实现比较复杂，而且成本较高，系统稳定性很难达到抽油机全天候工作的要求，而且对解决抽油机的机械磨损问题效果不大。 

五、采用定时工作方式，即固定时间使抽油机间歇工作。此方法解决了抽空时对机械的磨损和损耗。但时间的设定是一个难题，无确切依据来确定时间，使得油储量达到满抽条件时，不能及时启动抽油机，只能造成油田产量下降。 

而在石油开采的过程中，每口井的质地参数都不相同，同口井在不同时间的地质参数也是变化的，所以必须有一种智能控制器对各种油层变化进行智能的监测，对采油过程进行自动的控制。 

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种科学合理地自动或提示人工控制油井间开生产周期，对抽油过程实施智能自动化控制；从而提高油井有效生产时率，延长油井检泵周期，增加机抽设备使用寿命的节能型采油控制器。 

为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案： 

一种节能型采油控制器，其特殊之处在于：包括由温度传感器、流量传感器、声波传感器构成的传感器组、信号采集器、CPU智能处理单元、输入及显示单元、语音告警单元、控制驱动单元、执行机构、保护单元，传感器组设置在出油管管壁上，传感器组经信号采集器与CPU智能处理单元连接，CPU智能处理单元分别与输入及显示单元、语音告警单元连接，CPU智能处理单元输出的控制信号依次经控制驱动单元、执行机构输出到抽油机电动机；所述的保护单元一路经旁路开关与抽油机电动机连接，另一路经保护单元与执行机构连接。

上述的传感器组的埋设深度为70-100厘米。 

上述的输入及显示单元包括显示屏、按键。 

上述的传感器组的声波传感器包括稳压芯片U2和音频功放模块U1，稳压芯片U2的管脚与音频功放模块U1的管脚连接；在稳压芯片U2的管脚和地之间串联有电阻R1和麦克MIC，在稳压芯片U2的管脚和地之间并联有电容C5、电容C6，在稳压芯片U2的管脚和接地的管脚之间跨接有电容C9。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果： 

本实用新型科学合理地自动或提示人工控制油井间开生产周期，对抽油过程实施智能自动化控制；从而提高油井有效生产时率，延长油井检泵周期，增加机抽设备使用寿命，达到节能降耗的目标，在提高油井管理自动化水平，降低采油工人劳动强度等方面，都具有非常显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型连接框图。 

图2为本实用新型的声波传感器的电路图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。 

参见图1，本实用新型包括由温度传感器、流量传感器、声波传感器构成的传感器组、信号采集器3、CPU智能处理单元1、输入及显示单元2、语音告警单元4、控制驱动单元5、执行机构6、保护单元7，传感器组设置在出油管管壁上，传感器组经信号采集器与CPU智能处理单元1连接，CPU智能处理单元1分别与输入及显示单元2、语音告警单元4连接，CPU智能处理单元1输出的控制信号依次经控制驱动单元5、执行机构6输出到抽油机电动机9；所述的保护单元7一路经旁路开关8与抽油机电动机9连接，另一路经保护单元与执行机构6连接。 

上述的传感器组的埋设深度为70-100厘米。 

上述的输入及显示单元2包括显示屏、按键。 

参见图2，上述的传感器组的声波传感器包括稳压芯片U2和音频功放模块U1，稳压芯片U2管脚2与音频功放模块U1的管脚6直连将电压转化为音频功放模块U1的工作电压；在稳压芯片U2的管脚2和地之间串联有电阻R1和麦克MIC，在稳压芯片U2的管脚2和地之间还并联有电容C5、电容C6，在稳压芯片U2的管脚3和接地的管脚1之间还跨接有电容C9，其中电容C9和电容C5、C6分别对输入，输出电压信号滤波；首先驻极体传声器（麦克MIC）将抽油管道内声音频率转化电压变化频率信号输入到音频功放模块U1的管脚3，经过音频功放模块U1的管脚5输出一个频率在2-6K之间，幅值在0-5V之间的电压信号V1经端子FB2与传感器信号处理电路连接，其中通过接在音频功放模块U1管脚1和管脚8间的电容C7来改变增益，使得增益达到200，音频功放模块U1的管脚7通过电解电容C8接地，起滤除噪声的作用，音频功放模块U1的管脚5和端子FB2端之间设置电容C11，在音频功放模块U1的管脚5和地之间设置电容C10和与之串联的电阻R10，电容C10起到隔直作用，电容C11与电阻R10起滤波作用；音频功放模块U1的管脚2和管脚4直接接地，管脚2和管脚6连接；在电阻R10和麦克MIC之间连接有电容C4，电容C4的另一端连接音频功放模块U1的管脚3；所述稳压芯片U2为78M06；所述音频功放模块U1为LM386。 

通过在油井生产产出油外管壁处安装传感器组，根据产出的声音状态---动音静音的噪声监测来实现对油井生产动态实时监测的，应用了微处理器技术与声学传感器技术相结合，对油井产出状态进行噪声频谱采集处理分析，有效解决了对油井产出状态准确实时监测的核心技术；通过采集的信号分析，实现了对油井产液（或相对低产液）、不产液的供排工作状况进行自动智能化控制。 

设置温度传感器为了防止冬天因停机而引起输油管线结冰堵塞，当环境温度低于零度时，控制器将不再停机而连续工作。为了防止抽油机突然启动而伤及旁人，在每次启动前进行一分钟告警，包括警号、语音提示三次，以便进入现场的人员及时撤离，保证人身安全。 

在工作过程中，控制器实时采集噪声频谱信号，通过微处理器连续分析存储数据，形成抽油机工作中有油、无油的数学模型，再通过不断采集新的数据对比，判断其有油、无油工作状态，最终确定抽油机开机、停机以及电动机的运行延时。 

在运行周期和停机周期切换前，对采集到的信号数据进行判断，当实时采集的信号数据大于运行延时门限值时，判断为运行延时，在运行周期满时电动机延时运行不停机；否则停机，根据实时采集的信号再判断电动机停机二次启动； 

在停机周期时，对采集到的信号数据进行判断，当实时采集的信号数据大于停机二次启动门限值时，判断为停机二次启动，在停机周期未满时电动机停机二次启动运行，否则继续停机，达到停机周期时，抽油机再次启动。

Claims (4)

1.一种节能型采油控制器，其特征在于：包括由温度传感器、流量传感器、声波传感器构成的传感器组、信号采集器（3）、CPU智能处理单元（1）、输入及显示单元（2）、语音告警单元（4）、控制驱动单元（5）、执行机构（6）、保护单元（7），传感器组设置在出油管管壁上，传感器组经信号采集器与CPU智能处理单元（1）连接，CPU智能处理单元（1）分别与输入及显示单元（2）、语音告警单元（4）连接，CPU智能处理单元（1）输出的控制信号依次经控制驱动单元（5）、执行机构（6）输出到抽油机电动机（9）；所述的保护单元（7）一路经旁路开关(8)与抽油机电动机（9）连接，另一路经保护单元与执行机构（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能型采油控制器，其特征在于：所述的传感器组的埋设深度为70-100厘米。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能型采油控制器，其特征在于：所述的输入及显示单元（2）包括显示屏、按键。

4.根据权利要求3所述的一种节能型采油控制器，其特征在于：所述的传感器组的声波传感器包括稳压芯片U2和音频功放模块U1，稳压芯片U2的管脚与音频功放模块U1的管脚连接；在稳压芯片U2的管脚和地之间串联有电阻R1和麦克MIC，在稳压芯片U2的管脚和地之间并联有电容C5、电容C6，在稳压芯片U2的管脚和接地的管脚之间跨接有电容C9。

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