CN206224577U - 一种抽油井监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽油井监控系统，该监控系统包括监控装置、抽油机和电动机，监控装置包括微处理器模块、存储器、电动机控制器和抽油井检测模块，微处理器模块的输入端接有数据采集单元和参数设置单元，微处理器模块的输出端接有液晶显示屏、预警装置和平衡块调整指示单元，抽油井检测模块包括井口油管压力检测模块、井口套管压力检测模块、井液密度检测模块、抽油机冲次检测模块、油井日产液量检测模块和油井动液面检测模块，以及载荷传感器、位移传感器、电流检测模块和电压检测模块。本实用新型结构简单、设计合理且功能全面，能对抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率进行及时、准确监测。

Description

一种抽油井监控系统

技术领域

本实用新型属于抽油井监控技术领域，尤其是涉及一种抽油井监控系统。

背景技术

现如今，机械采油是我国石油开采中所采用的主要的开采方式，我国的机械采油井约在全部抽油井总数的90％以上，目前的机械采油主要包括有杆泵、无杆泵、气举和其他等抽油系统，其中，有杆泵抽油系统是机械采油中主要的机械采油方式，有杆泵抽油井占机械抽油井的90％左右，产量占75％以上，随着科技的发展和生产规模的不断增大，我们的石油开采量也不断地增加，有杆泵抽油系统朝着低能耗和高效率的方向发展，同时，也导致有杆泵抽油系统能耗严重,效率普遍偏低,有杆泵抽油系统中故障频繁发生，因此，必须对有杆泵抽油井进行有效监控，提高抽油系统效率,降低石油开采成本,实现高效经济采油。

目前，有杆泵抽油井主要存在以下问题：

(1)有杆泵抽油井在开采过程中的故障

有杆泵抽油井开采过程中游动阀漏失、游动阀严重漏失或失灵、游动阀打开滞后、游动阀关闭滞后、固定阀漏失、固定阀严重漏失或失灵、固定阀堵死、游动阀和固定阀同时漏失、油管漏失、油管断脱、油管弯曲、抽油杆断脱、泵漏失、泵筒均匀腐蚀、泵筒中部拉槽、泵供液不足、泵充不满、气体影响、气锁、供液不足、上死点碰挂、柱塞下碰、振动载荷、惯性载荷大、柱塞与泵筒间隙过小、柱塞脱出泵筒、柱塞部分脱出泵筒、柱塞未完全进入泵筒、沙卡、蜡卡、卡泵、齿轮磨损、皮带打滑、抽喷和盘根盒过紧等故障，有杆泵抽油井一旦发生以上事故，轻则造成抽油井中相关设备使用寿命的减少和生产停产，重则发生抽油井设备损坏和抽油井工作人员伤亡等严重事故。

(2)有杆泵抽油井系统中抽油机不平衡问题

抽油机在工作过程中，会出现抽油机不平衡问题，抽油机不平衡时，会造成电动机作负功，降低电动机的使用效率和寿命；另外，抽油机工作过程中易发生剧烈振动而缩短抽油机的寿命；抽油机不平衡还会造成驴头上、下摆动不均匀，从而影响抽油机和抽油泵的正常工作。

(3)有杆泵抽油井系统效率和间抽时间问题

有杆泵抽油过程中，当油井中供液不足时，抽油机等相关设备持续工作不仅会造成能源的浪费，而且容易造成设备损坏，因此调整有杆泵抽油井的间抽时间是非常重要的，可以有效提高有杆泵抽油井生产效率。

针对上述问题，国内外分别采取了相应的解决措施，具体方法如下：

第一、采用示功图对有杆泵抽油井的故障进行判断识别：有杆泵抽油井的故障判断主要是防止有杆泵抽油井存在故障，造成生产事故，目前具体的判断方法有：(1)采用人工巡视的方式进行检查，通过人工经验对抽油机可能发生的故障进行初判；(2)利用矢量特征法对多边形逼近处理后的泵示功图中的故障进行识别；(3)根据晓波函数对电动机的功率进行分析，确定抽油机的故障；(4)利用基于粒子群优化的谱聚类算法对量化后的泵示功图特征向量进行聚类，完成有杆泵抽油井故障诊断。目前，对于泵示功图的特征提取方法，主要有面积法、匹配法、网格法、矢量法等。但是这些方法比较复杂并且准确性和有效性都不高。

第二、目前，有杆泵抽油井主要采用观察法和测电流法对抽油机的平衡进行检测，观察法需要工作人员眼睛观察，受人为因素干扰，检测不准确；测电流法不一定能保证抽油机一定平衡。

第三、在油田开采过程中,目前一般未设置相关油井动液面检测装置和抽油井系统效率检测装置，不能及时获取油井液位和系统效率，合理安排间抽时间包括关井时间和生产时间，调整抽油井系统效率，减少能源浪费和设备损耗。

另外，现如今抽油井监控系统所采用的各个检测模块相互独立，不能实现信息融合和综合判断，因此研究一种抽油井监控系统，集抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率于一体，保证抽油井高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗，对石油开采安全生产具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抽油井监控系统，其结构简单、设计合理且使用操作简便、功能全面、使用效果好，能对抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率进行及时、准确监测。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种抽油井监控系统，其特征在于：包括监控装置、抽油机和用于驱动抽油机进行抽油的电动机，所述监控装置包括微处理器模块、与微处理器模块相接的存储器、对电动机进行控制的电动机控制器和对被监测抽油井的工作状况进行检测的抽油井检测模块，所述微处理器模块的输入端接有数据采集单元和用于参数设定的参数设置单元，所述微处理器模块的输出端接有液晶显示屏、预警装置和平衡块调整指示单元，所述电动机控制器与微处理器模块连接，且所述电动机控制器由微处理器模块进行控制；

所述抽油井检测模块包括井口油管压力检测模块、井口套管压力检测模块、井液密度检测模块、抽油机冲次检测模块、油井日产液量检测模块和对抽油井动液面深度进行检测的油井动液面检测模块，以及对抽油机驴头悬点处的载荷进行检测的载荷传感器、对抽油机驴头悬点处的位移进行检测的位移传感器、对电动机的电流进行检测的电流检测模块和对电动机的电压进行检测的电压检测模块，所述载荷传感器、位移传感器、井口油管压力检测模块、井口套管压力检测模块、井液密度检测模块、抽油机冲次检测模块、油井日产液量检测模块、油井动液面检测模块、电流检测模块和电压检测模块均与数据采集单元连接。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述微处理器模块包括单片机、ARM微处理器或DSP微处理器。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述电流检测模块包括电流互感器，所述电压检测模块包括电压互感器。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：包括用于与上位机进行通信的计算机接口电路，所述计算机接口电路和微处理器模块相接。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述井口油管压力检测模块和井口套管压力检测模块均包括压力传感器。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述抽油机冲次检测模块包括霍尔接近开关。

上述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述载荷传感器为CSF-GYA载荷传感器，所述位移传感器为YH-360DC位移传感器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的抽油井监控系统结构简单、设计合理且投入成本较低、且安装布设方便。

2、所采用的抽油井监控系统功能全面，通过载荷传感器和位移传感器对驴头悬点处的载荷和位移进行实时检测，根据驴头悬点处的载荷和位移经过数据采集单元发送至微处理器模块，经过微处理器模块的处理，实现对抽油井是否存在故障及所存在故障的类型的实时监测，实现了抽油井故障的诊断；通过电流检测模块和电压检测模块对电动机的电流和电压进行检测，经过数据采集单元发送至微处理器模块，经过微处理器模块的处理，实现对抽油机平衡状态及时和准确的监测；通过井口油管压力检测模块、井口套管压力检测模块、井液密度检测模块、油井动液面检测模块、油井日产液量检测模块和抽油机冲次检测模块分别对井口油管压力、井口套管压力、抽油井井液密度、抽油井动液面深度、抽油井日产液量和抽油机冲次进行检测，经过数据采集单元发送至微处理器模块，经过微处理器模块的处理，实现对抽油井系统效率的及时和准确的监测；从而将抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率有机联系为一体，各部分之间相互联系，当运行监控系统监测到抽油井出现故障时，则立即控制抽油机停机，同时发出故障报警提示并同步输出故障类型；同时，当监测到抽油机不平衡时，微处理器模块控制平衡块调整指示单元对抽油机中的平衡块的调整方向进行指示便于工作人员进行人工调整至抽油机平衡并同步输出抽油机平衡结果。因而，本实用新型所采用的抽油井监控系统集抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率于一体，保证抽油井高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗，对石油开采安全生产具有重要意义。

3、所采用的抽油井监控系统使用操作简便，通过数据采集单元对各个检测模块所检测到的参数进行采集，并发送至微处理器模块，微处理器模块对所接收的参数进行分析处理即可，无需工作人员在抽油井现场对抽油井的工作状态进行监测，省工省时，且人员安全。

4、采用的抽油井监控系统使用效果好且实用价值高，通过对实时检测到的抽油井工作状况分析处理，对抽油井存在的安全隐患进行及时、准确监测，并且根据所检测的抽油井信息能对多种类型的故障进行诊断，推广应用前景广泛。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、功能全面、使用效果好，能对抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率进行及时、准确监测。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型抽油井监控系统的结构示意图。

附图标记说明:

1—电动机； 1-1—电动机控制器； 2—微处理器模块；

3—抽油机； 4—载荷传感器； 5—位移传感器；

6—参数设置单元； 7—计算机接口电路；

8—井口油管压力检测模块； 9—井口套管压力检测模块；

10—井液密度检测模块； 11—抽油机冲次检测模块；

13—油井日产液量检测模块； 14—油井动液面检测模块；

15—平衡块调整指示单元； 16—电流检测模块；

17—电压检测模块； 18—数据采集单元；

19—预警装置； 20—液晶显示屏；

21—存储器。

具体实施方式

如图1所示的一种抽油井监控系统，包括监控装置、抽油机3和用于驱动抽油机3进行抽油的电动机1，所述监控装置包括微处理器模块2、与微处理器模块2相接的存储器21、对电动机1进行控制的电动机控制器1-1和对被监测抽油井的工作状况进行检测的抽油井检测模块，所述微处理器模块2的输入端接有数据采集单元18和用于参数设定的参数设置单元6，所述微处理器模块2的输出端接有液晶显示屏20、预警装置19和平衡块调整指示单元15，所述电动机控制器1-1与微处理器模块2连接，且所述电动机控制器1-1由微处理器模块2进行控制；

所述抽油井检测模块包括井口油管压力检测模块8、井口套管压力检测模块9、井液密度检测模块10、抽油机冲次检测模块11、油井日产液量检测模块13和对抽油井动液面深度进行检测的油井动液面检测模块14，以及对抽油机3驴头悬点处的载荷进行检测的载荷传感器4、对抽油机3驴头悬点处的位移进行检测的位移传感器5、对电动机1的电流进行检测的电流检测模块16和对电动机1的电压进行检测的电压检测模块17，所述载荷传感器4、位移传感器5、井口油管压力检测模块8、井口套管压力检测模块9、井液密度检测模块10、抽油机冲次检测模块11、油井日产液量检测模块13、油井动液面检测模块14、电流检测模块16和电压检测模块17均与数据采集单元18连接。

本实施例中，所述微处理器模块2包括单片机、ARM微处理器或DSP微处理器。

本实施例中，所述电流检测模块16包括电流互感器，所述电压检测模块17包括电压互感器。

本实施例中，包括用于与上位机进行通信的计算机接口电路7，所述计算机接口电路7和微处理器模块2相接。

本实施例中，包括用于与上位机进行通信的计算机接口电路7，所述计算机接口电路7和微处理器模块2相接。

本实施例中，通过设置计算机接口电路7可与上位机进行通信，便于监控室内的工作人员对多个油井进行监控。

本实施例中，所述井口油管压力检测模块8和井口套管压力检测模块9均包括压力传感器。

本实施例中，所述抽油机冲次检测模块11包括霍尔接近开关。

本实施例中，所述载荷传感器4为CSF-GYA载荷传感器，所述位移传感器5为YH-360DC位移传感器。

本实用新型具体实施时，对抽油井在工作状态下，在抽油机3上冲程和下冲程一个周期内，位移传感器5对抽油机3驴头悬点的位移信号进行检测的并将检测到的位移通过数据采集单元18进行采样；同时，采用载荷传感器4对抽油机3驴头悬点的载荷信号进行检测的并将检测到的载荷通过数据采集单元18进行采样，数据采集单元18将不同采样时刻所采集到的多个位移和多个与位移对应的载荷均同步传送至微处理器模块2，微处理器模块2对多个载荷和多个位移进行分析处理，同时，将多个载荷和多个位移一一对应存储至存储器21中，当多个载荷和多个位移符合设定值时，抽油机3正常工作，当多个载荷和多个位移不符合设定值时，抽油机3未正常工作，说明抽油机3发生故障，微处理器模块2控制预警装置19进行报警提示，同时，微处理器模块2控制液晶显示屏20输出抽油机3的故障类型；采用电流检测模块16对电动机1的电流进行检测并将检测到的电流通过数据采集单元18输出给微处理器模块2，采用电压检测模块17对电动机1的电压进行检测并将检测到的电压通过数据采集单元18输出给微处理器模块2，采用微处理器模块2将接收到的电流和电压进行处理得到平衡块重心调整量和百米顿液耗电量，微处理器模块2控制液晶显示屏20输出百米顿液耗电量，微处理器模块2根据平衡块重心调整量是否为零判断抽油机3是否平衡，当平衡块重心调整量不为零(即抽油机3不平衡)时，微处理器模块2控制预警装置19进行报警提示，同时，微处理器模块2控制平衡块调整指示单元15对抽油机3中的平衡块方向进行指示，工作人员根据所述平衡块重心调整量人工调整，直至平衡块重心调整量为零，使抽油机3平衡；

井口油管压力检测模块8对井口油管压力进行检测并将检测到的井口油管压力通过数据采集单元18输出给微处理器模块2，井口套管压力检测模块9对井口套管压力进行检测并将检测到的井口套管压力通过数据采集单元18输出给微处理器模块2；同时，井液密度检测模块10对抽油井井液密度进行检测并将检测到的抽油井井液密度通过数据采集单元18输出给微处理器模块2；油井动液面检测模块14对抽油井动液面深度进行检测并将检测到的抽油井动液面深度通过数据采集单元18输出给微处理器模块2,油井日产液量检测模块13对抽油井日产液量进行检测并将检测到的抽油井日产液量通过数据采集单元18输出给微处理器模块2；同时，抽油机冲次检测模块11对抽油机3冲次进行检测的并将检测到的抽油机3冲次通过数据采集单元18输出给微处理器模块2；微处理器模块2根据接收到的井口油管压力、井口套管压力、抽油井井液密度、抽油井动液面深度、抽油井日产液量和抽油机3冲次经过处理，得到抽油井系统效率，同时，微处理器模块2控制液晶显示屏20输出抽油井系统效率。该监控系统结构简单、设计合理且功能全面、使用效果好，能对抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率进行及时、准确监测，集抽油井故障诊断、抽油机平衡状态和抽油井系统效率于一体，保证抽油井高效、低功耗、安全运行，减少能源浪费和设备损耗，对石油开采安全生产具有重要意义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抽油井监控系统，其特征在于：包括监控装置、抽油机(3)和用于驱动抽油机(3)进行抽油的电动机(1)，所述监控装置包括微处理器模块(2)、与微处理器模块(2)相接的存储器(21)、对电动机(1)进行控制的电动机控制器(1-1)和对被监测抽油井的工作状况进行检测的抽油井检测模块，所述微处理器模块(2)的输入端接有数据采集单元(18)和用于参数设定的参数设置单元(6)，所述微处理器模块(2)的输出端接有液晶显示屏(20)、预警装置(19)和平衡块调整指示单元(15)，所述电动机控制器(1-1)与微处理器模块(2)连接，且所述电动机控制器(1-1)由微处理器模块(2)进行控制；

所述抽油井检测模块包括井口油管压力检测模块(8)、井口套管压力检测模块(9)、井液密度检测模块(10)、抽油机冲次检测模块(11)、油井日产液量检测模块(13)和对抽油井动液面深度进行检测的油井动液面检测模块(14)，以及对抽油机(3)驴头悬点处的载荷进行检测的载荷传感器(4)、对抽油机(3)驴头悬点处的位移进行检测的位移传感器(5)、对电动机(1)的电流进行检测的电流检测模块(16)和对电动机(1)的电压进行检测的电压检测模块(17)，所述载荷传感器(4)、位移传感器(5)、井口油管压力检测模块(8)、井口套管压力检测模块(9)、井液密度检测模块(10)、抽油机冲次检测模块(11)、油井日产液量检测模块(13)、油井动液面检测模块(14)、电流检测模块(16)和电压检测模块(17)均与数据采集单元(18)连接。

2.按照权利要求1所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述微处理器模块(2)包括单片机、ARM微处理器或DSP微处理器。

3.按照权利要求1或2所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述电流检测模块(16)包括电流互感器，所述电压检测模块(17)包括电压互感器。

4.按照权利要求1或2所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：包括用于与上位机进行通信的计算机接口电路(7)，所述计算机接口电路(7)和微处理器模块(2)相接。

5.按照权利要求1或2所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述井口油管压力检测模块(8)和井口套管压力检测模块(9)均包括压力传感器。

6.按照权利要求1或2所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述抽油机冲次检测模块(11)包括霍尔接近开关。

7.按照权利要求1或2所述的一种抽油井监控系统，其特征在于：所述载荷传感器(4)为CSF-GYA载荷传感器，所述位移传感器(5)为YH-360DC位移传感器。