專利名稱：抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置。
在石油采油作業(yè)過程中，當(dāng)油井的滲透能力低于抽油機(jī)設(shè)計(jì)抽油能力的時(shí)候，油井則處于供液不足的狀態(tài)。為了節(jié)約電能，減少抽油機(jī)的機(jī)械磨損，提高設(shè)備的效率，目前一般采用的較好的控制方法是對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)間歇控制，即當(dāng)探測(cè)到油井處于供液不足的狀態(tài)時(shí)，控制抽油機(jī)停止運(yùn)行，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，等待油井動(dòng)液面自然恢復(fù)；當(dāng)事先確定的停機(jī)時(shí)間結(jié)束后再重新控制抽油機(jī)開機(jī)工作；如此反復(fù)進(jìn)行。
為了在開機(jī)狀態(tài)下判斷油井當(dāng)前是否處于供液不足的狀態(tài)，現(xiàn)有技術(shù)的方法是測(cè)量抽油機(jī)距在上、下沖程死點(diǎn)某一位置時(shí)的電機(jī)功率消耗的數(shù)值。當(dāng)該數(shù)值低于某一事先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，便認(rèn)為油井處于供液不足的狀態(tài)。為此，該方法需要在測(cè)量電機(jī)功率消耗的同時(shí)，還必須測(cè)出相應(yīng)的沖程位置以便確定沖程的死點(diǎn)。這種方法的主要缺點(diǎn)是為了獲得油井的供液狀態(tài)信息，需要同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)有關(guān)物理量；其中，沖程位置的測(cè)量需要在抽油機(jī)的游梁或支架等露天部位安裝位置傳感器或其它電子測(cè)量元件，同時(shí)還要通過較長(zhǎng)的引線將測(cè)量信號(hào)送到抽油機(jī)的控制裝置中。這樣會(huì)使得抽油機(jī)的控制裝置的安裝過程相當(dāng)繁瑣，而傳感器過多以及傳感器信號(hào)引線過長(zhǎng)不僅容易導(dǎo)致信號(hào)衰減、故障頻繁發(fā)生，而且容易被盜竊或損壞，從而給用戶帶來諸多使用上的不便；此外，由于相應(yīng)的控制、檢測(cè)裝置所使用的器件較多，使得抽油機(jī)的控制裝置的造價(jià)較高，給用戶增加了不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
如


圖1所示，抽油泵筒內(nèi)液柱重量的差異使抽油機(jī)在上、下沖程階段的電機(jī)功率曲線存在顯著差異。隨著抽空程度的增加，這種差異將逐漸增大。為此，可將下沖程階段的某個(gè)特征點(diǎn)的功率值與上沖程階段的相應(yīng)特征點(diǎn)的功率值之間的比值作為反映當(dāng)前油井供液狀態(tài)的參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)采用上、下沖程的死點(diǎn)位置作為特征點(diǎn)正是基于這一特征。但是，由于抽油機(jī)的上、下沖程功率峰值點(diǎn)(
圖1中的A點(diǎn)和B點(diǎn))具有顯著的數(shù)據(jù)特征，無需利用外加信號(hào)進(jìn)行位置定義就可以對(duì)其識(shí)別，因此，避免對(duì)抽油機(jī)的上、下沖程死點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量是可行的。
本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，僅通過對(duì)抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電功率進(jìn)行測(cè)量，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)油井供液狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而無需測(cè)量抽油機(jī)更多的沖程位置信號(hào)；在獲取油井供液狀態(tài)的同時(shí)，抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置根據(jù)該油井供液狀態(tài)自動(dòng)控制抽油機(jī)以間歇的方式工作。
本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其省去了現(xiàn)有技術(shù)中的諸多傳感器及信號(hào)連接線路，使抽油機(jī)自動(dòng)間抽的控制裝置的制造成本大幅度降低，且安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便，可靠性增加。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，它包括一設(shè)置在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電回路中的功率檢測(cè)裝置，一與功率檢測(cè)裝置連接，并接收、存儲(chǔ)和分析該功率檢測(cè)裝置所傳送信號(hào)的控制器；該控制器的控制輸出端連接抽油機(jī)的二次電路的控制輸入端。
上述的功率檢測(cè)裝置為一功率變送器。
上述的控制器包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一CPU、存儲(chǔ)器、一個(gè)或一個(gè)以上的繼電器；其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與功率檢測(cè)裝置的輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到CPU的數(shù)據(jù)信號(hào)線，CPU通過其數(shù)據(jù)線、地址線及讀寫控制信號(hào)線連接并控制存儲(chǔ)器，CPU通過其輸出端連接并控制繼電器，該繼電器的主觸頭串接在抽油機(jī)的二次電路的控制回路中。
所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為12位。
所述的繼電器通過光電耦合電路與CPU連接。
上述的控制器還包括與CPU連接并由該CPU控制的顯示器。
上述的控制器還包括與CPU連接、用于設(shè)置該控制器的鍵盤。
上述的控制器還包括與CPU連接、并由該CPU控制用于提示抽油機(jī)即將開始工作的警報(bào)裝置。
本實(shí)用新型通過上述的的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，只需測(cè)量抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電功率即可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油井供液狀態(tài)信息，因而，控制器、功率變送器等可以方便連接并組成一體。由于可以不再設(shè)置外部的傳感器及其引線，故該抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置具有制造成本低、不易被盜竊或破壞，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1為抽油機(jī)在上、下沖程階段的電機(jī)功率曲線示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置構(gòu)成方框圖。
圖3為本實(shí)用新型的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置部分電路原理圖。
如圖2所示，本實(shí)用新型的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置具有一設(shè)置在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電回路1中的功率檢測(cè)裝置22，一與功率檢測(cè)裝置22連接，并接收、存儲(chǔ)和分析該功率檢測(cè)裝置所傳送信號(hào)的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21；該控制器21的控制輸出端與抽油機(jī)的二次電路3連接。
本實(shí)用新型通過對(duì)抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而由抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21將采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)該分析結(jié)果控制抽油機(jī)工作。
上述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器211、一CPU 215、一存儲(chǔ)器216、一個(gè)或一個(gè)以上的繼電器212；其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器211的輸入端與功率檢測(cè)裝置22的輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器211的輸出端連接到CPU 215的數(shù)據(jù)信號(hào)線，CPU 215通過其數(shù)據(jù)線、地址線及讀寫控制信號(hào)線連接并控制存儲(chǔ)器216，CPU 215通過其輸出端連接并控制繼電器212，該繼電器212的主觸頭串接在抽油機(jī)的二次電路的控制回路中(圖中未示)。
上述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器211為一轉(zhuǎn)換精度為12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；繼電器212可以通過光電耦合器與CPU 215連接，其中該光電耦合器的輸入端與CPU 215連接，其輸出端連接到繼電器212。
本實(shí)用新型的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21還可以設(shè)有與CPU 215連接并由該CPU 215控制的顯示器213，該顯示器213顯示抽油機(jī)停機(jī)的時(shí)間及抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21的設(shè)置數(shù)據(jù)。。
抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制器21還設(shè)有與CPU 215連接、用于設(shè)置該控制器21的鍵盤214，以及與CPU215連接、并由該CPU215控制的用于提示抽油機(jī)即將開始工作的警報(bào)裝置23。
以下為本實(shí)用新型一實(shí)施例的具體檢測(cè)操作過程一功率變送器接入到抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電回路中，當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，該功率變送器可測(cè)出電機(jī)實(shí)時(shí)的功率信號(hào)。該信號(hào)送入抽油機(jī)控制器后，經(jīng)過該控制器的單片機(jī)的分析運(yùn)算產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)。該信號(hào)再經(jīng)由串入到抽油機(jī)原控制回路的輸出電路便可使驅(qū)動(dòng)電機(jī)保持繼續(xù)開機(jī)或中止。當(dāng)供液不足而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)將在定時(shí)程序的控制下進(jìn)行倒計(jì)時(shí)等待。定時(shí)結(jié)束時(shí)，單片機(jī)發(fā)出報(bào)警指令和開機(jī)指令啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使抽油機(jī)恢復(fù)正常工作。
為獲得上、下沖程的功率峰值，根據(jù)抽油機(jī)的實(shí)際沖次，計(jì)算出每一沖程應(yīng)當(dāng)采樣的次數(shù)；連續(xù)采集相應(yīng)個(gè)數(shù)據(jù)并將其暫時(shí)存入控制器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；采用19點(diǎn)峰值循環(huán)驗(yàn)證法找出數(shù)據(jù)中的最大功率峰值和次最大功率峰值從第1數(shù)據(jù)開始，每次考察19個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)串，判斷其中是否存在極大值。若不存在極大值，則考察下一數(shù)據(jù)串，否則先保存該極大值，然后再繼續(xù)考察，直至將全部采樣數(shù)據(jù)考察完畢。最后，從保存的全部極大值中選出最大值作為上沖程功率峰值，次最大值作為下沖程功率峰值；計(jì)算下沖程功率峰值與上沖程功率峰值的比值，其結(jié)果即為反映當(dāng)前供液狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
圖3所示為本實(shí)用新型一實(shí)施例的抽油機(jī)控制器的電路原理圖。如圖所示一由功率變送器(圖中未示)將一4～20mA的抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率測(cè)量信號(hào)接入到一A/D轉(zhuǎn)換器MC14052B的輸入端，由該A/D轉(zhuǎn)換器MC14052B轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送入一CPU (W78E52B)，該CPU (W78E52B)由此分析抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上、下沖程的功率峰值，并通過其輸出引腳P2.0～P2.2輸出控制信號(hào)控制抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電繼電器接通或關(guān)斷。
權(quán)利要求1.一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于它包括一設(shè)置在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電回路中的功率檢測(cè)裝置，一與該功率檢測(cè)裝置連接，并接收、存儲(chǔ)和分析該功率檢測(cè)裝置所傳送信號(hào)的控制器；該控制器的控制輸出端連接抽油機(jī)的二次電路的控制輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于所述的功率檢測(cè)裝置為一功率變送器。
3.如權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于所述的控制器包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一CPU、存儲(chǔ)器、一個(gè)或一個(gè)以上的繼電器；其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與功率檢測(cè)裝置的輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到CPU的數(shù)據(jù)信號(hào)線，CPU通過其數(shù)據(jù)線、地址線及讀寫控制信號(hào)線連接并控制存儲(chǔ)器，CPU通過其輸出端連接并控制繼電器，該繼電器的主觸頭串接在抽油機(jī)的二次電路的控制回路中。
4.如權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為12位。
5.如權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于所述的繼電器通過光電耦合電路與CPU連接。
6.如權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于該控制器還包括與CPU連接并由該CPU控制的顯示器。
7.如權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于該控制器還包括與CPU連接、用于設(shè)置該控制器的鍵盤。
8.如權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置，其特征在于該控制器還包括與CPU連接、并由該CPU控制用于提示抽油機(jī)即將開始工作的警報(bào)裝置。
專利摘要一種抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制的裝置,抽油機(jī)自動(dòng)間抽控制裝置監(jiān)測(cè)抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電功率,并控制該抽油機(jī);通過測(cè)量抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率即可提供對(duì)供液狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所需的全部信息,因而其控制器、功率變送器以及報(bào)警器可以方便地與抽油機(jī)控制箱組成一體,具有不易被盜竊或破壞,安裝過程簡(jiǎn)單,無需日常維護(hù),儀器產(chǎn)品成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B43/12GK2476641SQ01218899
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者林立, 邢兆棟, 張宏 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(北京)