專利名稱：一種基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)停井監(jiān)測(cè)方法，特別涉及一種基于加速度傳感器的 抽油機(jī)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法。
背景技術(shù)：
在油田上廣泛使用的抽油機(jī)主要有游梁式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、矮型抽 油機(jī)等，這些抽油機(jī)工作時(shí)驢頭或游梁始終處于擺動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為 了及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)因故障停機(jī)，并進(jìn)行及時(shí)處理和起油，通常都設(shè)有管井或巡 井人員對(duì)抽油機(jī)工作狀況進(jìn)行觀察，不但耗費(fèi)人力資源，而且往往不能在抽油 機(jī)停機(jī)時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響抽油效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方 法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)抽油機(jī)停機(jī)狀況及時(shí)準(zhǔn)確的判斷，并及時(shí)報(bào)警。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于加速度傳感器的 抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，該方法包括以下步驟
(1) 對(duì)抽油機(jī)抽油桿的加速度信號(hào)進(jìn)行順序采樣；
(2) 對(duì)所采集的加速度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)；
(3) 對(duì)至少3個(gè)所采集的加速度數(shù)據(jù)順次進(jìn)行差值計(jì)算，并取絕對(duì)值；
(4) 將計(jì)算得到的差值的絕對(duì)值分別與設(shè)定的最小門檻值進(jìn)行對(duì)比，若均 小于該最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警；若至少有一個(gè)不小于該最小門檻值，則 執(zhí)行步驟(2)。
設(shè)定采樣周期，并對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行均勻采樣，采樣周期^的取值范圍為o.ir w 6r且fg (wr-^r,, + ^r)，并且若,=會(huì)jt時(shí)釆樣的起始時(shí)刻,。與對(duì)應(yīng) 沖程周期內(nèi)加速度信號(hào)中間過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻"。應(yīng)滿足|/。-"。^^r，其中r為抽油桿
正常運(yùn)行時(shí)的沖程周期，w為正整數(shù)，J為正奇數(shù)。
進(jìn)一步優(yōu)化的采樣周期,的取值范圍為丄rs"丄r。
10 3
所述的最小門檻值的計(jì)算公式為D = r ，其中i)為最小門檻值，
y為權(quán)值系數(shù)，A^為抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最大加速度值，A^為 抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最小加速度值。 所述的權(quán)值系數(shù)y的取值范圍為o.oi Q so.i 。
所述的差值的絕對(duì)值，以順次相鄰的各采集點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù) 4、 4-,、 L…^U為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到差值的絕對(duì)值為
M = |4 -4-!卜化=|d _4-2卜A4-2 = |4-2 _4—31…...M掘=|4-屈-4一w| ，其
中/為當(dāng)前采集點(diǎn)的序列號(hào)，N為自然數(shù)。
相鄰兩個(gè)差值的絕對(duì)值若均小于最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警，為保證停 機(jī)報(bào)警判斷的準(zhǔn)確性，可以將相鄰三個(gè)差值值得絕對(duì)值均與小于最小門檻值進(jìn) 行對(duì)比，若均小于最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警。
出現(xiàn)停機(jī)報(bào)警信號(hào)后，再以相鄰的后續(xù)兩個(gè)差值的絕對(duì)值與最小門檻值的 比較進(jìn)行停機(jī)報(bào)警確認(rèn)，若均小于最小門檻值則發(fā)送停機(jī)報(bào)警信號(hào)，否則確認(rèn) 報(bào)警信號(hào)為干擾信號(hào)，繼續(xù)監(jiān)測(cè)。
上述本發(fā)明利用抽油機(jī)抽油桿的加速度信號(hào)作為輸入信號(hào)，其信號(hào)來(lái)源相 對(duì)其它方法更加直接可靠，另外，采用順次采集的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算得到的差值 的絕對(duì)值分別與設(shè)定的最小門檻值進(jìn)行對(duì)比的方法判斷抽油桿是工作還是停 機(jī)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)準(zhǔn)確的抽油機(jī)停機(jī)判斷及報(bào)警，節(jié)省了人力資源，同時(shí)間接提
5高了抽油機(jī)的抽油效率。


圖1是本發(fā)明的停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法流程圖； 圖2是第一種加速度差值的絕對(duì)值計(jì)算方法示意圖； 圖3是第二種加速度差值的絕對(duì)值計(jì)算方法示意圖； 圖4是第一種抽油機(jī)停機(jī)判斷規(guī)則示意圖； 圖5是第二種抽油機(jī)停機(jī)判斷規(guī)則示意圖； 圖6是第三種抽油機(jī)停機(jī)判斷規(guī)則示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
如圖1所示本發(fā)明的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法,包 括以下步驟
(1) 設(shè)置抽油機(jī)抽油桿的加速度信號(hào)采樣周期為f;
(2) 依據(jù)采樣周期間隔讀取加速度傳感器采集的抽油桿的加速度信號(hào)，進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)；
(3) 判斷所采集的加速度信號(hào)是否為噪聲信號(hào)，若為噪聲信號(hào)則重新讀取， 若為正常信號(hào)則保存該數(shù)據(jù)；
(4) 計(jì)算當(dāng)前的加速度數(shù)據(jù)4與相鄰上一時(shí)刻保存加速度數(shù)據(jù)4—,的差值 的絕對(duì)值，并保存該差值的絕對(duì)值A(chǔ)4，如圖2所示；
(5) 以當(dāng)前差值的絕對(duì)值A(chǔ)4和相鄰上一時(shí)刻差值的絕對(duì)值A(chǔ)4^為參與判斷
的相鄰的兩個(gè)差值的絕對(duì)值，分別與設(shè)定的最小門檻值進(jìn)行對(duì)比，若均小于該 最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警；若至少有一個(gè)不小于該最小門檻值，則執(zhí)行步 驟(2)。加速度信號(hào)的順序采樣規(guī)則為依據(jù)設(shè)定采樣周期均勻采樣，采樣周期Z的取值范圍為omn且？g(7v:r-^r,iv:r + ^r)，并且若/ =垂77時(shí)采樣的起始 時(shí)刻r。與對(duì)應(yīng)沖程周期內(nèi)加速度信號(hào)中間過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻、應(yīng)滿足l/。-G。l《^r，其中r為抽油桿正常運(yùn)行時(shí)的沖程周期，w為正整數(shù)，/為正奇數(shù)；為了達(dá)到較好 的效果一般取丄r"s丄r，本實(shí)施例中采用,-4r。10 3 4噪聲信號(hào)的判斷去除方法為軟件方法實(shí)現(xiàn)，將采集到的加速度數(shù)據(jù)同設(shè)定 的允許通過(guò)的加速度的最大之和最小值進(jìn)行對(duì)比，若落入該區(qū)間則為正常加速 度信號(hào)，若沒(méi)有落入該區(qū)間則為噪聲信號(hào)。最小門檻值的計(jì)算公式為^"M麗- ^麗l其中D為最小門檻值；r為權(quán)值系數(shù)，7的取值范圍為o.oi《;^0.1，本實(shí)施例中;r-0.05; 4^為抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最大加速度值； A^為抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最小加速度值； A^的取值方法為，抽油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，統(tǒng)計(jì)抽油桿K個(gè)完整的沖程周期中每個(gè)周期內(nèi)最大值，并作均值處理；4^的取值方法為，抽油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，統(tǒng)計(jì)抽油桿K個(gè)完整的沖程周期中每個(gè)周期內(nèi)最小值，并作均值處理；K的取 值為10。如圖2所示，本實(shí)施例所述的方法步驟(4)中當(dāng)前差值的絕對(duì)值 A4=|4-4-」，相鄰上一時(shí)刻差值的絕對(duì)值A(chǔ)^H4—「(2l ，以此類推，M-2 = |4一2 - 4—3 I 、M一3 = |4匿3 - 4-4 I 。如圖4所示，本實(shí)施例所述的方法步驟(5)中，當(dāng)前判斷所用的差值的絕 對(duì)值為A4和M—,，上次判斷所用的差值的絕對(duì)值為M一和M,-"以此類推，前次判斷所用的差值的絕對(duì)值為^,_2和A^_3 。為了避免干擾信號(hào)的影響，準(zhǔn)確的判斷出抽油桿是否停止動(dòng)作，本實(shí)施例 采用的方法為出現(xiàn)停機(jī)報(bào)警信號(hào)后，再以相鄰的后續(xù)兩個(gè)差值的絕對(duì)值與最小 門檻值的比較進(jìn)行停機(jī)報(bào)警確認(rèn)，若均小于最小門檻值則發(fā)送停機(jī)報(bào)警信號(hào)， 否則確認(rèn)報(bào)警信號(hào)為干擾信號(hào)，繼續(xù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)然也可以采用其他方法，例如對(duì) 停機(jī)報(bào)警的連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與設(shè)定允許最大連續(xù)次數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若小 于設(shè)定值則認(rèn)為是虛假停機(jī)警報(bào)，不向外發(fā)送報(bào)警信號(hào)；若大于設(shè)定值則認(rèn)為 是真是停機(jī)報(bào)警，向外發(fā)送停機(jī)報(bào)警信號(hào)。上述實(shí)施例中K的取值為10，最小門檻值為0. 05，當(dāng)然K的取值也可以 是其他數(shù)值，根據(jù)抽油桿運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性可以作適當(dāng)調(diào)整，最小門檻的設(shè)定可以 依據(jù)抽油機(jī)的工況不同進(jìn)行不同設(shè)定， 一般在0. 01至0. 1之間取值。上述實(shí)施例中噪聲信號(hào)的判斷去除采用軟件方法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然噪聲信號(hào)的判 斷去除也可以采用硬件判斷去除噪聲的方法和軟硬件結(jié)合的判斷去除噪聲的方 法，如硬件電路的低通濾波、硬件電路低通濾波與本實(shí)施例中軟件判斷去除相 結(jié)合等類似的方法。上述實(shí)施例中的停機(jī)報(bào)警方法，可以采用現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警、利用無(wú)線通信技 術(shù)向監(jiān)控站報(bào)警或短信方式向主要領(lǐng)導(dǎo)及負(fù)責(zé)人報(bào)警等類似的報(bào)警方法。實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于在基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào) 警方法的步驟(4)中差值的絕對(duì)值的計(jì)算方法為，對(duì)所采集點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)依 次進(jìn)行間隔差值計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的該差值的絕對(duì)值，如圖3所示，當(dāng)前差值的絕對(duì)值A(chǔ)4H4-4—2卜相鄰上一時(shí)刻差值的絕對(duì)值A(chǔ)^H《'-H，以此類推，A^_2=|々2-4_4|、 ",_3=|4_3-4_5|。其它部分均與實(shí)施例一相同。對(duì)所采集點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)依次進(jìn)行間隔差值計(jì)算，對(duì)采樣周期較小的情況 效果更優(yōu)，既保證了監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，又能得到比較明顯的加速度變化值，提高 了基于加速度傳感器的抽油機(jī)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警的準(zhǔn)確性。實(shí)施例三與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于在基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào) 警方法的步驟(5)中對(duì)加速度的差值的絕對(duì)值采用分組判斷的方法，如圖5所示，當(dāng)前判斷所用的差值的絕對(duì)值為A4和M一，上次判斷所用的差值的絕對(duì)值為A^,一2和/^'_3，以此類推，前次判斷所用的差值的絕對(duì)值為A4"和A^—5。其它部分均與實(shí)施例一相同。由于每次判斷采用的數(shù)據(jù)源均不相同，增加了判斷的準(zhǔn)確性。 實(shí)施例四與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于在基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào) 警方法的步驟(5)中將計(jì)算得到的相鄰三個(gè)差值的絕對(duì)值分別與設(shè)定的最小門 檻值進(jìn)行對(duì)比，以判斷抽油機(jī)抽油桿是否停止工作。如圖6所示，當(dāng)前判斷所用的差值的絕對(duì)值為A4、 A4一和M-P上次判斷所用的差值的絕對(duì)值為A4—。 A4-2和A4^，以此類推，前次判斷所用的差值的絕對(duì)值為^4,—2、 A4—和A4"。其它部分均與實(shí)施例一相同。利用相鄰三個(gè)差值的絕對(duì)值參與判斷，損失了一定的實(shí)時(shí)性，但是卻提高 了判斷的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定定性。9
權(quán)利要求
1.一種基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)對(duì)抽油機(jī)抽油桿的加速度信號(hào)進(jìn)行順序采樣；(2)對(duì)所采集的加速度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)；(3)對(duì)至少3個(gè)所采集的加速度數(shù)據(jù)順次進(jìn)行差值計(jì)算，并取絕對(duì)值；(4)將計(jì)算得到的差值的絕對(duì)值分別與設(shè)定的最小門檻值進(jìn)行對(duì)比，若均小于該最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警；若至少有一個(gè)不小于該最小門檻值，則執(zhí)行步驟(2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方 法，其特征在于設(shè)定加速度信號(hào)采樣周期，并對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行均勻采樣，采樣周期,的取值范圍為0.lr^6r且,g(ivr-^r, + ^r)，并且若^垂jr時(shí)采樣的起始時(shí)刻/。與對(duì)應(yīng)沖程周期內(nèi)加速度信號(hào)中間過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻、應(yīng)滿足1,。一、 ^r，其中r為抽油桿正常運(yùn)行時(shí)的沖程周期，w為正整數(shù)，/為正奇 數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于設(shè)定采樣周期，并對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行均勻采樣，采樣周期周期z的取值范圍為丄r"2^r，其中r為抽油桿正常運(yùn)行時(shí)的沖程周期。10 3
4. 如權(quán)利要求3所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于所述的最小門檻值的計(jì)算公式為D-^K^-^Uvl，其中O為 最小門檻值，y為權(quán)值系數(shù)，A^為抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最大加速度值，4^為抽油機(jī)抽油桿上、下沖程動(dòng)作中的最小加速度值。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于所述的權(quán)值系數(shù)^的取值范圍為0.0B;^0.1。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于所述的差值的絕對(duì)值，以順次相鄰的各采集點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)4、《,、42...々^為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到差值的絕對(duì)值為M =|4-4一l、 M一, =14—!-々2|、 M-2 =k-2-4—3|……M—N+1 =|4-屈-4—wl ，其中，z為當(dāng)前采集點(diǎn)的序列號(hào)，N為自然數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于相鄰兩個(gè)差值的絕對(duì)值若均小于最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警。
8. 如權(quán)利要求6所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于相鄰三個(gè)差值的絕對(duì)值若均小于最小門檻值，則進(jìn)行停機(jī)報(bào)警o
9. 如權(quán)利要求7或8所述的基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，其特征在于出現(xiàn)停機(jī)報(bào)警信號(hào)后，再以相鄰的后續(xù)兩個(gè)差值的絕對(duì)值與最小門檻值的比較進(jìn)行停機(jī)報(bào)警確認(rèn)，若均小于最小門檻值則發(fā)送停機(jī)報(bào)警信號(hào)，否則確認(rèn)報(bào)警信號(hào)為干擾信號(hào)，繼續(xù)監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于加速度傳感器的抽油機(jī)實(shí)時(shí)停機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警方法，對(duì)抽油機(jī)抽油桿的加速度信號(hào)進(jìn)行順序采樣，經(jīng)去噪和A/D轉(zhuǎn)換處理后，對(duì)至少3個(gè)所采集的加速度數(shù)據(jù)順次進(jìn)行差值計(jì)算，取絕對(duì)值，并分別與設(shè)定的最小門檻值進(jìn)行對(duì)比，從而判斷抽油機(jī)是否停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)準(zhǔn)確的抽油機(jī)停機(jī)報(bào)警，節(jié)省了人力資源，同時(shí)間接提高了抽油機(jī)的抽油效率。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101660401SQ200910066158
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者安桂生, 龐天星, 龐永星 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)乾禾儀器有限公司