CN206957666U - 一种抽油机曲柄摆动控制装置 - Google Patents
一种抽油机曲柄摆动控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206957666U CN206957666U CN201720272003.XU CN201720272003U CN206957666U CN 206957666 U CN206957666 U CN 206957666U CN 201720272003 U CN201720272003 U CN 201720272003U CN 206957666 U CN206957666 U CN 206957666U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crank
- motor
- oil
- pumping unit
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims description 9
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 9
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 208000033999 Device damage Diseases 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种抽油机曲柄摆动控制装置，包括依次电连接的控制器、变频装置、电动机和抽油机，所述电动机上连接有转速传感器和电参采集模块，所述抽油机上连接有载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器，所述转速传感器、电参采集模块、载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器均连接至控制器。本实用新型通过控制抽油机曲柄摆动，实现油井间抽控制，使抽油机工作制度处于最佳工作状态。
Description
技术领域
本实用新型属于机采系统数字化设备领域，具体涉及一种抽油机曲柄摆动控制装置。
背景技术
对于低产低效井，采用油井远程自动间抽控制存在一定问题：一是液面波动较大，影响产量。目前间抽井动液面波动范围一般控制在100～200米，经过现场试验，影响产量在10％以内，动液面波动范围控制越小产量影响越小。二是易造成井筒结蜡过载卡井，抽油杆上下往复运动防止油管内结蜡，油井抽吸的过程也是刮蜡的过程，停抽后容易在油管内壁结蜡。三是存在安全隐患，抽油机停止工作再次启动时，设备自动运转容易造成人员和牲畜的伤害。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种抽油机曲柄摆动控制装置，以克服现有技术中的问题，避免液面波动范围大、起到一定的刮蜡和安全警示作用，本实用新型通过控制抽油机曲柄摆动，实现油井间抽控制，使抽油机工作制度处于最佳工作状态。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种抽油机曲柄摆动控制装置，包括依次电连接的控制器、变频装置、电动机和抽油机，所述电动机上连接有转速传感器和电参采集模块，所述抽油机上连接有载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器，所述转速传感器、电参采集模块、载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器均连接至控制器。
进一步地，所述载荷传感器安装于抽油机的悬绳器和方卡子之间，当抽油机运动时传感器承受抽油机悬点载荷，造成内部应变片发生变形，最终转化成为抽油机光杆的载荷变化。
进一步地，所述位移传感器安装于抽油机的游梁下方。
进一步地，所述曲柄位置传感器安装于抽油机的曲柄位置上。
进一步地，所述转速传感器、载荷传感器、位移传感器和曲柄位置传感器与控制器之间均通过无线传输数据。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型装置为实现精准的摆动运行，对电机转速、曲柄位置和运行电参进行同步采集，通过电机转速传感器、曲柄位置传感器和电参采集模块来实现对运行状态的信号采集，同时采用控制器对整周运行与摆动运行切换控制，在摆动运行时对运行功率、速度的分布进行计算，根据摆动运行设计通过变频器进实时调整运行速度，通过能耗对比找到曲柄摆动幅度及最佳驱动位置，实现最小的能耗控制曲柄摆动，避免常规油井间抽过程中，由于停井带来的油井液面波动、井筒结蜡和安全隐患问题等。
附图说明
图1为本实用新型控制方法示意图；
图2为本实用新型控制装置的结构示意图；
图3为曲柄摆动角度计算流程图；
图4为最佳驱动位置计算流程图；
图5为冲程损失折算曲柄摆动幅度示意图；
图6为电参数据曲线图；
图7为曲柄运行与时间关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
参见图1和图2，抽油机曲柄摆动控制装置包括电动机转速传感器和电参采集模块，抽油机载荷传感器、位移传感器和曲柄位置传感器，以及变频装置和控制器。
采集抽油机载荷、位移、曲柄位置数据，同时同步采集电动机转速和电参数据，实现对抽油机运转状态监控，控制器根据这些参数进行分析计算，自适应调整曲柄摆动的工作制度，计算电机运行及停止时间、电机转速、转速ω分布和电流频率f分布。并将参数发送给变频装置，变频装置通过控制电流频率、工作时间等控制电机运行，达到控制曲柄摆动的目的。具体过程如下：
1.通过安装在井口悬绳器上的载荷传感器和游梁下方的位移传感器，对抽油机井抽油杆载荷和位移进行测量，采集载荷与时间、位移与时间曲线，一个冲程周期内等时间间隔测取数据组点数不少于200个。采集数据发送至控制器，通过控制器RTU计算获得井口光杆示功图，根据光杆示功图可以得到该井的冲程损失，冲程损失等于抽油杆和油管的变形量之和，冲程损失大小即为光杆运动长度，该长度满足抽油杆上下运动而抽油泵停止工作。再由光杆运动长度折算到曲柄摆动幅度，初步确定摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度。
2.在抽油机曲柄位置安装曲柄位置传感器，同步采集曲柄位置，通过无线传输模块将数据发送至控制器RTU。已知摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度，RTU根据实时采集曲柄位置数据，给变频器发送指令，控制电机转速和驱动时间，实现曲柄摆动初步控制。在电机轴输出端安装转速传感器，同步采集电机输出轴转速，反馈给控制器RTU。
3.还安装有电能采集模块，在摆动过程中，通过电压和电流采集电路对抽油机电机的三相电流、电压进行同步采集，采集电参数据发送至三相电能质量分析芯片计算电机功率，并将数据发送至控制器RTU，RTU对比寻找摆动过程中功率最小值，确定出最佳驱动位置，最终折算到电机运行及停止时间、电机转速、转速ω分布和电流频率f分布。并将参数发送给变频装置，变频装置通过控制电流频率、工作时间等控制电机运行，达到控制曲柄摆动的目的。
本实用新型方法应用曲柄摆动控制代替常规间抽中停机等待的过程，很好的避免了停井带来的井筒结蜡和安全隐患问题，实现了井场自动、安全、无人值守间抽运行，解决了现场人工间抽管理难度大、费时费力的问题，另外地面不停机井下间歇采油，能够根据油井液面恢复速度确定和调整运行参数，停泵时间短，根据功图充满度闭环控制电机运行速度，实现抽油机不停机间抽运行，所采用系统具备工频和变频两种控制模式，且可实现工频和变频之间自动切换，设备损坏不影响正常生产。
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
参见图3，为实现精准的摆动运行，对电动机转速、曲柄位置和运行电参进行同步采集，通过电参采集模块、电机转速传感器、曲柄位置传感器来实现对运行状态的信号采集，同时智能控制器对整周运行与摆动运行切换控制，在摆动运行时对运行功率、速度的分布进行计算，根据摆动运行设计通过变频器进实时调整运行速度。
参见图5，首先根据光杆示功图计算油井的冲程损失，再根据冲程损失折算曲柄摆动角度。如一个周期实际冲程是2.5m，冲程损失为0.5m，冲程损失大小即为光杆运动长度，则光杆运动长度不得大于0.5m，只有抽油杆在该长度下运动才能满足抽油泵停止工作。光杆示功图代表一个冲程，包括上冲程和下冲程，一个冲程对应光杆运行5m，曲柄旋转一周360度，冲程损失0.5m对应光杆运行0.5m，曲柄单向最大摆动角度为36度。
参见图6，通过电参采集模块中的电压和电流采集电路对抽油机电动机的三相电流、电压进行同步采集，采集电参数据发送至三相电能质量分析芯片计算电机功率，对比寻找摆动过程中功率最小值，一般出现在上死点位置，初步确定摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度。
参见图4，按初步确定摆动位置为上死点位置和曲柄摆动幅度，折算电机运行转速和运行及停止时间。由于每口井平衡状态不同，摆动过程中的最小功率值点不一定在上死点位置，需要进一步精确判断，再对比摆动过程中功率最小值点，因此确定出最佳驱动位置。
最终折算到电机运行及停止时间、电机转速、转速ω分布和电流频率f分布。并将参数发送给变频装置，变频装置通过控制电流频率、工作时间等控制电机运行，达到控制曲柄摆动的目的。
变频器控制三相异步电机实际转速的原理如式(1)所示：
n＝(1-s)60f/p (1)
式1中，s为三相异步电机的转差率，p为电机的磁极对数，f为电动机定子电源频率，当p一定时，在转差率的浮动不大的情况下，对f进行调节，n与其的变化成正相关变化。
运行制度是以满足动液面波动范围小，对产量影响最小为目标，结合实时采集的功图数据，根据功图充满度，进行短周期控制。如图7所示，当时间从0到t1时，为曲柄整周运行阶段，电机加速运行到转速为额定转速后开始减速到0，时间从t1到t2时，为曲柄摆动运行阶段，电机开始加速达到某一设定值后减速，电机反转开始加速达到某一设定值后减速，如此反复。到达t2时刻开始下一个周期运转。
整周运行：采用电机额定转速，确保电机效率最高。
摆动运行：曲柄摆动运行时，控制目标为能耗最小，即通过控制曲柄摆动角度和最佳摆动位置，确保系统耗电量最低，同时要满足曲柄有明显摆动迹象。
Claims (3)
1.一种抽油机曲柄摆动控制装置，其特征在于，包括依次电连接的控制器、变频装置、电动机和抽油机，所述电动机上连接有转速传感器和电参采集模块，所述抽油机上连接有载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器，所述转速传感器、电参采集模块、载荷传感器、位移传感器以及曲柄位置传感器均连接至控制器，所述载荷传感器安装于抽油机的悬绳器和方卡子之间，所述位移传感器安装于抽油机的游梁下方，所述曲柄位置传感器安装于抽油机的曲柄位置上。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机曲柄摆动控制装置，其特征在于，所述转速传感器与控制器之间通过无线传输数据。
3.根据权利要求1所述的一种抽油机曲柄摆动控制装置，其特征在于，所述载荷传感器、位移传感器和曲柄位置传感器与控制器之间均通过无线传输数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720272003.XU CN206957666U (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种抽油机曲柄摆动控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720272003.XU CN206957666U (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种抽油机曲柄摆动控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206957666U true CN206957666U (zh) | 2018-02-02 |
Family
ID=61378124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720272003.XU Active CN206957666U (zh) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | 一种抽油机曲柄摆动控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206957666U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112983364A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法 |
-
2017
- 2017-03-20 CN CN201720272003.XU patent/CN206957666U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112983364A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106894797A (zh) | 一种抽油机曲柄摆动控制装置及方法 | |
| CN107060695B (zh) | 一种游梁式抽油机节能控制系统及方法 | |
| CN106948796B (zh) | 一种抽油机不停机间抽控制装置及方法 | |
| CN103984300B (zh) | 一种抽油机变频节能方法 | |
| CN105093930B (zh) | 一种适合超低渗油藏数字化抽油机最佳冲次工艺方法 | |
| CN105952439A (zh) | 采用电参数测量示功图的装置及方法 | |
| CN103488132A (zh) | 一种基于示功图的自动优化调参方法 | |
| CN112983364A (zh) | 一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法 | |
| CN104265247A (zh) | 游梁式抽油机平衡自动调整装置及自动控制方法 | |
| CN111594139B (zh) | 油井测试与等泵充满按冲次同步数控抽油法 | |
| CN206957666U (zh) | 一种抽油机曲柄摆动控制装置 | |
| CN206376832U (zh) | 一种游梁式抽油机节能控制系统 | |
| CN202331120U (zh) | 一种抽油机“一拖多”转子变频远程智能调速系统 | |
| CN103670341A (zh) | 基于wifi网络云服务的数字化节能抽油机 | |
| CN204140029U (zh) | 游梁式抽油机平衡自动调整装置 | |
| CN206592105U (zh) | 一种油田抽油机上应用的智能控制装置 | |
| CN206957665U (zh) | 一种抽油机不停机间抽控制装置 | |
| CN102536651A (zh) | 永磁变桨风力发电机组控制系统 | |
| CN111472726B (zh) | 产量检测智能化抽油机 | |
| CN101174813B (zh) | 抽油机节能控制方法 | |
| CN106761576A (zh) | 一种油田抽油机上应用的智能控制装置 | |
| CN115596412A (zh) | 基于抽油机井口连续产液量的抽油机冲次自动调节方法 | |
| CN206409217U (zh) | 智能变参数采油节能控制器 | |
| CN214366015U (zh) | 一种基于开关磁阻调速电机的抽油机冲次动态调节系统 | |
| CN113404483B (zh) | 一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |