專利名稱：智能采油控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采油控制系統(tǒng)，特別涉及地面效率及產(chǎn)液量兼顧及井下故障判斷的智能采油控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)井的節(jié)能控制系統(tǒng)目前在油田已得到了廣泛的應(yīng)用，一部分靠人測試后調(diào)節(jié)沖數(shù)或間抽，來到達(dá)節(jié)能效率；一部分是通過對輸入電流的測量來自動地調(diào)節(jié)沖數(shù)來達(dá)到節(jié)能效果。相關(guān)的技術(shù)在《石油儀器》1997.011(006).-15-17、《微型機(jī)與應(yīng)用》1989.000(002).-36-38《石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督》.2002.018(008).-13-15上已披露，但均未涉及到根據(jù)示功圖及地面效率自動調(diào)整采油設(shè)備的運行狀態(tài)；通過對負(fù)荷、電流、電壓及電機(jī)的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集來判斷斷桿、脫泵及泵泄漏故障的以及配重的平衡度指示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在產(chǎn)液量及地面效率上尋找一個最佳的采油參數(shù)，以達(dá)到最好采油效果；及時地判斷井下故障，提供配重狀況，使采油的效率最高，節(jié)能效果最好。
具體技術(shù)方案如下一種智能采油控制系統(tǒng)，其特征在于負(fù)荷傳感器、電流傳感器及電壓傳感器分別通過線路1、2、3連接可編程控制器的模擬量模塊的三個輸入口；速度位移傳感器通過線路4連接可編程控制器的高速計數(shù)器的輸入口；分組無線業(yè)務(wù)模塊GPRS、人機(jī)界面及變頻器通過通訊電纜與可編程控制器的通訊接口5、6、7聯(lián)接，變頻器通過動力線8控制執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
智能采油控制系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟(1)設(shè)定抽油機(jī)的 額定沖數(shù)運行72小時；(2)將額沖數(shù)平均分成8份，從 沖數(shù)點開始運行至額定沖數(shù)點，計8個點，分別采集一個沖程光桿所做的功(示功圖面積)及所對應(yīng)的輸入功；(3)步驟(2)中，8個點所測量的結(jié)果分別乘以所對應(yīng)的沖數(shù)得出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量及分鐘輸入功；(4)從步驟(3)中找出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(5)步驟(3)中的產(chǎn)液當(dāng)量除以所對應(yīng)的輸入功得出每個點的地面效率；(6)從步驟(5)中找出地面效率的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(7)置時鐘1小時；(8)檢測是否設(shè)置(地面效率最高點，產(chǎn)液當(dāng)量最高點)結(jié)果是按設(shè)置運行；(9)步驟(8)結(jié)果否，按步驟(4)、步驟(6)中兩點的中間點的沖數(shù)運行；(10)檢測運行時間1小時，結(jié)果否返回步驟(9)；(11)步驟(10)結(jié)果是，分別采樣該點的光桿上行、下行的平均電流值、電壓值對應(yīng)乘積后存貯，置時鐘120小時；(12)分別采集該點運行光桿上、下行的電流、電壓平均值，對應(yīng)乘積后除以步驟(11)中的存貯值，得出比較值；(13)步驟(12)中，光桿上行時比較值小于5％，斷桿脫泵停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；
(14)步驟(12)中光桿下行時比較值小于5％，泵泄漏停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；(15)步驟(12)中的乘積以上、下運行的時間，得出的二值相比，比例為配重平衡度指示；(16)檢測時鐘，結(jié)果否返回步驟(12)，結(jié)果是則返回步驟(2)。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)示功圖及地面效率自動調(diào)整采油設(shè)備的運行狀態(tài)，在產(chǎn)液量及地面效率上尋找一個最佳的采油參數(shù)，以達(dá)到最好采油效果；通過對負(fù)荷傳感器、電流傳感器、電壓傳感器及電機(jī)的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集來判斷斷桿、脫泵及泵泄漏故障的以及配重的平衡度指示，及時地判斷井下故障，提供配重狀況，使采油的效率最高，節(jié)能效果最好。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
圖1是智能采油控制系統(tǒng)的原理圖。
圖2是智能采油控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是智能采油控制系統(tǒng)的控制流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，通過人機(jī)界面將采油設(shè)備(抽油機(jī))按 額定沖數(shù)設(shè)置運行，由控制系統(tǒng)中的負(fù)荷傳感器采集光桿上、下行的最大、最小負(fù)荷，電流、電壓傳感器采集所對應(yīng)的輸入電流、電壓值，送入模擬量模塊；轉(zhuǎn)速位移傳感器采集位置及位移信號送入可編程控制器，通過運算處理后來控制執(zhí)行系統(tǒng)的變頻器的輸出來調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)，利用網(wǎng)絡(luò)通訊方式GPRS實現(xiàn)一機(jī)多位控制。
如圖2所示，一種智能采油控制系統(tǒng)，負(fù)荷傳感器、電流傳感器及電壓傳感器分別通過線路1、2、3連接可編程控制器的模擬量模塊的三個輸入口；速度位移傳感器通過線路4連接可編程控制器的高速計數(shù)器的輸入口；分組無線業(yè)務(wù)模塊GPRS、人機(jī)界面及變頻器通過通訊電纜與可編程控制器的通訊接口5、6、7聯(lián)接，變頻器通過動力線8控制執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
人機(jī)界面的型號為6AV3607-1NH00-OAXO，可編程控制器的型號為6ES7216-2BD21-OXBO，電壓傳感器的型號為GAV-052，電流傳感器的型號為GAA-054，模擬量模塊的型號為6ES7231-7PD21-OXAO，轉(zhuǎn)速位移傳感器的型號為E6A2-CS5C，變頻器的型號為ATV58FHU64N4，分組無線業(yè)務(wù)模塊GPRS的型號為HD7112，抽油機(jī)為任意型號的市購產(chǎn)品。
如圖3所示，智能采油控制系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟(1)設(shè)定抽油機(jī)的 額定沖數(shù)運行72小時；(2)將額沖數(shù)平均分成8份，從 沖數(shù)點開始運行至額定沖數(shù)點，計8個點，分別采集一個沖程光桿所做的功(示功圖面積)及所對應(yīng)的輸入功；(3)步驟(2)中，8個點所測量的結(jié)果分別乘以所對應(yīng)的沖數(shù)得出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量及分鐘輸入功；(4)從步驟(3)中找出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(5)步驟(3)中的產(chǎn)液當(dāng)量除以所對應(yīng)的輸入功得出每個點的地面效率；(6)從步驟(5)中找出地面效率的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(7)置時鐘1小時；
(8)檢測是否設(shè)置(地面效率最高點，產(chǎn)液當(dāng)量最高點)結(jié)果是按設(shè)置運行；(9)步驟(8)結(jié)果否，按步驟(4)、步驟(6)中兩點的中間點的沖數(shù)運行；(10)檢測運行時間1小時，結(jié)果否返回步驟(9)；(11)步驟(10)結(jié)果是，分別采樣該點的光桿上行、下行的平均電流值、電壓值對應(yīng)乘積后存貯，置時鐘120小時；(12)分別采集該點運行光桿上、下行的電流、電壓平均值，對應(yīng)乘積后除以步驟(11)中的存貯值，得出比較值；(13)步驟(12)中，光桿上行時比較值小于5％，斷桿脫泵停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；(14)步驟(12)中光桿下行時比較值小于5％，泵泄漏停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；(15)步驟(12)中的乘積以上、下運行的時間，得出的二值相比，比例為配重平衡度指示；(16)檢測時鐘，結(jié)果否返回步驟(12)，結(jié)果是則返回步驟(2)。
數(shù)據(jù)的采集負(fù)荷、電流及電壓的數(shù)據(jù)采集是通過負(fù)荷、電流及電壓傳感器送入編程控制器的模擬量模塊，速度位移傳感器的信號直接送入可編程控制器。
將光桿的上、下沖程平均分成50等份，對負(fù)荷、電流及電壓進(jìn)行采樣。
數(shù)據(jù)的處理
光桿上行時對每個點的負(fù)荷Fn累加后取平均值，并乘以沖程S，得出光桿上行時所做的功，即(F1+F2+……+F50)S/50光桿下行時對每個點的負(fù)荷Fn累加后取平均值，并乘以沖程S得出光桿下行時所做的負(fù)功，即-(F1′+F2′+…+F50′)s/50相加后再乘以沖數(shù)n，得出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量，即(F1+F2+……+F50-F1′-F2′-…-F50′))nS/50光桿上行時對每個點的電流In、電壓Un累加取平均值I＝(I1+I2+……+I50)/50 U＝(U1+U2+……+U50)/50光桿下行時對每個點的電流In′，電壓Un′累加取平均值I′＝(I1′+I2′+…+I50′)/50 U′＝(U1′+U2′+…+U50′)/50光桿上行時功率為 光桿下行時功率為 光桿上行時的輸入功為 (t光桿上行時間)光桿下行時的輸入功為為 (t′光桿下行時間)相加后再乘以沖數(shù)n得出分鐘輸入功(3IUtcosφ+3I′U′t′cosφ).n]]>集中監(jiān)控該系統(tǒng)通過分組無線業(yè)務(wù)GPRS在網(wǎng)上對采油設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種智能采油控制系統(tǒng)，其特征在于負(fù)荷傳感器、電流傳感器及電壓傳感器分別通過線路(1)、(2)、(3)連接可編程控制器的模擬量模塊的三個輸入口；速度位移傳感器通過線路(4)連接可編程控制器的高速計數(shù)器的輸入口；分組無線業(yè)務(wù)模塊GPRS、人機(jī)界面及變頻器通過通訊電纜與可編程控制器的通訊接口(5)、(6)、(7)聯(lián)接，變頻器通過動力線(8)控制執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.一種智能采油控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)設(shè)定抽油機(jī)的 額定沖數(shù)運行72小時；(2)將額沖數(shù)平均分成8份，從 沖數(shù)點開始運行至額定沖數(shù)點，計8個點，分別采集一個沖程光桿所做的功及所對應(yīng)的輸入功；(3)步驟(2)中，8個點所測量的結(jié)果分別乘以所對應(yīng)的沖數(shù)得出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量及分鐘輸入功；(4)從步驟(3)中找出分鐘產(chǎn)液當(dāng)量的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(5)步驟(3)中的產(chǎn)液當(dāng)量除以所對應(yīng)的輸入功得出每個點的地面效率；(6)從步驟(5)中找出地面效率的最大值及對應(yīng)的沖數(shù)；(7)置時鐘1小時；(8)檢測是否設(shè)置地面效率最高點，產(chǎn)液當(dāng)量最高點結(jié)果是按設(shè)置運行；(9)步驟(8)結(jié)果否，按步驟(4)、步驟(6)中兩點的中間點的沖數(shù)運行；(10)檢測運行時間1小時，結(jié)果否返回步驟(9)；(11)步驟(10)結(jié)果是，分別采樣該點的光桿上行、下行的平均電流值、電壓值對應(yīng)乘積后存貯，置時鐘120小時；(12)分別采集該點運行光桿上、下行的電流、電壓平均值，對應(yīng)乘積后除以步驟(11)中的存貯值，得出比較值；(13)步驟(12)中，光桿上行時比較值小于5％，斷桿脫泵停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；(14)步驟(12)中光桿下行時比較值小于5％，泵泄漏停機(jī)報警，否則返回步驟(12)；(15)步驟(12)中的乘積以上、下運行的時間，得出的二值相比，比例為配重平衡度指示；(16)檢測時鐘，結(jié)果否返回步驟(12)，結(jié)果是則返回步驟(2)。
全文摘要
一種智能采油控制系統(tǒng)及其控制方法，負(fù)荷傳感器、電流傳感器及電壓傳感器分別通過線路連接可編程控制器的模擬量模塊的三個輸入口；速度位移傳感器通過線路連接可編程控制器的高速計數(shù)器的輸入口；GPRS、人機(jī)界面及變頻器通過通訊電纜與可編程控制器的通訊接口聯(lián)接，變頻器通過動力線控制執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速；控制方式通過對必要的數(shù)據(jù)采集，通過計算，找出產(chǎn)液當(dāng)量及地面效率的最大值，根據(jù)情況來調(diào)整采油設(shè)備的運行狀態(tài)；根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來判斷斷桿、脫泵及泵泄等故障，顯示配重的平衡度，本發(fā)明能夠在產(chǎn)液量及地面效率上尋找一個最佳的采油參數(shù)，以達(dá)到最好采油效果；及時地判斷井下故障，提供配重狀況，使采油的效率最高，節(jié)能效果最好。
文檔編號E21B43/00GK1594830SQ20041002077
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者姜偉強(qiáng), 楊立偉, 左進(jìn), 楊威, 張宏英, 王建懷, 王珊珊 申請人:沈陽金田石油機(jī)械制造有限公司