專利名稱：抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝 置，屬于一種抽油機(jī)井節(jié)能控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，游梁式抽油機(jī)是油田最為普遍的石油機(jī)械開采方式之一，一致認(rèn)為其總體 效率很低。抽油機(jī)井系統(tǒng)效率比較低的原因有兩個(gè)方面，其中主要與抽油機(jī)井的組成有關(guān)。 抽油機(jī)井由地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)兩大部分組成，地面系統(tǒng)由抽油電機(jī)、減速箱和“驢頭”組 成，地面系統(tǒng)效率低主要是由于抽油機(jī)的平衡性能較差，電機(jī)配置功率較高，電機(jī)功率利用 率較低；另一方面，井下系統(tǒng)主要由光桿和抽油泵組成，井下效率低主要是由于地層供液 差，導(dǎo)致產(chǎn)液量低、泵效低，故導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中效率比較低。從而在這兩個(gè)方面 決定了抽油機(jī)的系統(tǒng)效率比較低，而一旦抽油機(jī)系統(tǒng)定型后，抽油機(jī)井系統(tǒng)設(shè)備一般不再 做變化，單從設(shè)備方面提高效率已不再可能，所以只有從提高電機(jī)功率利用率和單位時(shí)間 內(nèi)的產(chǎn)量來提高系統(tǒng)效率。針對(duì)油田目前存在的情況，為了提高抽油機(jī)井系統(tǒng)效率，較多公司開展了相應(yīng)研 究，綜合來看有兩點(diǎn)，一是優(yōu)化抽油機(jī)井參數(shù)的方法，但是這種方法都沒有把優(yōu)化的各種參 數(shù)直接用在抽油機(jī)的節(jié)能控制上，二是開發(fā)無極調(diào)節(jié)的變頻節(jié)能控制柜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置，結(jié)合采油工 藝和油井抽汲參數(shù)，根據(jù)油井的實(shí)際供液能力，自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整抽取速度，從而達(dá)到節(jié)約電能 的目的。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置，是由電氣主 回路電路、控制回路和控制柜組成，控制回路固定在控制柜內(nèi)，其特征是三相交流電導(dǎo)線Li、L2和L3連接斷路器Ql輸入端，并經(jīng)過斷路器Ql與接觸器 KMl連接，接觸器KMl的輸出端依次串聯(lián)有熔斷器1、變頻器2、接觸器KM3和熱繼電保護(hù)器 3;接觸器KM2與接觸器KM1、熔斷器1、變頻器2和接觸器KM3并聯(lián)；熱繼電保護(hù)器3的輸出 端連接抽油機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)M，構(gòu)成電氣主回路電路?？刂苹芈返妮斎腚妷簭娜嘟涣麟姷膬上鄬?dǎo)線Ll和L2取入，即三相交流電的一 條導(dǎo)線Ll連接單相開關(guān)Q2的一端，單相開關(guān)Q2的一端和三相交流電的一條導(dǎo)線Ll連接 降壓變壓器5的輸入端。降壓變壓器5的一端輸出為火線，另一輸出端為零線?；鹁€端連 接單相開關(guān)Q3的一端，單相開關(guān)Q3的另一端連接鑰匙開關(guān)SAl的輸入端，鑰匙開關(guān)SAl的 輸出端分別接到急停按鈕SBl的一端和開關(guān)電源4的一端，開關(guān)電源4的另一端接到零線 上；急停按鈕SBl的輸出端分別接到啟動(dòng)按鈕SB2的一端和中間繼電器KMC的兩個(gè)常開觸 點(diǎn)上，啟動(dòng)按鈕SB2的輸出端分別接到中間繼電器KMC的線包上和中間繼電器KMC的常開 觸點(diǎn)另一端，中間繼電器KMC線包的輸出端接到零線上。中間繼電器KMC另一常開觸點(diǎn)的輸出端分別接到電源燈LG的一端、可控硅JKL的常開觸點(diǎn)端、中間繼電器KD常閉觸點(diǎn)端和 可控硅JKD的常開觸點(diǎn)端，電源燈LG的另一端接到零線上，可控硅JKL的另一常開觸點(diǎn)端 接到報(bào)警燈LG2的輸入端，報(bào)警燈LG2的另一端接到了零線上，可控硅JKD的另一常開觸點(diǎn) 端接到中間繼電器KD的線包輸入端，中間繼電器KD線包的另一端接到了零線上。中間繼 電器KD的另一常閉觸點(diǎn)端分別接到工頻變頻旋鈕SA2的輸入端、中間繼電器KA的常閉觸 點(diǎn)端和常開觸點(diǎn)端、中間繼電器KC的常開觸點(diǎn)端、接觸器KMl的常開觸點(diǎn)端及可控硅JKC 的常開觸點(diǎn)端。工頻變頻旋鈕SA2的另一輸出端接到中間繼電器KA的線包上，中間繼電器KA線 包的輸出接到了零線上。中間繼電器KA的另一常閉觸點(diǎn)端接到中間繼電器KC的常閉觸點(diǎn)端，另一端串接 到接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)端，接觸器KM2另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMA的線包上，線包的 輸出端接到了零線上。中間繼電器KA、中間繼電器KC的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器KMl的常閉觸點(diǎn)上， 接觸器KMl的另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMB的線包上，接觸器KMB線包的另一端接到了
零線上。接觸器KMl的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)端，接觸器KM2的另一 常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMC的線包上，接觸器KMC線包的另一端接到了零線上。可控硅JKC常開觸點(diǎn)的另一端接到中間繼電器KC的線包上，中間繼電器KC線包 的另一端接到了零線上。從而構(gòu)成了該系統(tǒng)的控制回路。所述的變頻器2采用的是6SL3225-0BE31-8AA0。抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置是根據(jù)油井示功圖診斷技術(shù)開發(fā)的節(jié)能控制 設(shè)備。該裝置由抽油機(jī)的載荷和角位移傳感器、及具有電能回饋功能的變頻器、高速運(yùn)算功 能的控制電路、人機(jī)接口和其他電氣控制設(shè)備組成。該裝置通過載荷和位移傳感器，實(shí)時(shí)地 獲取抽油泵的地面示功圖數(shù)據(jù)，運(yùn)算控制電路根據(jù)地面示功圖計(jì)算油井的泵功圖，提取油 井的泵功圖特征，實(shí)時(shí)診斷和確定泵的運(yùn)行狀況，控制電路根據(jù)診斷結(jié)果，自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī) 的沖次、上下行程速度等運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次、上下行程速度、以 及油井的間抽時(shí)間，也可錄入油井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)油井的運(yùn)行參數(shù)，直觀地顯示示功圖和 工況診斷結(jié)果。進(jìn)一步提高了抽油機(jī)的運(yùn)行效率。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置具有以下 優(yōu)點(diǎn)(1)具有軟啟動(dòng)功能；(2)控制電路能實(shí)時(shí)采集載荷、位移數(shù)據(jù)；(3)能夠診斷油井的工況，并自動(dòng)采取相應(yīng)的抽油方式；(4)能自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行工頻/變頻切換，具有互鎖控制功能；(5)有獨(dú)立的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；有過流、過壓、過熱及缺相保護(hù)功能。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置主回路電路圖。圖2是控制回路電路圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 以一個(gè)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一 步詳細(xì)說明。抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置，是由電氣主回路電路、控制回路和控制柜組 成，控制回路固定在控制柜內(nèi)。參閱圖1。三相交流電導(dǎo)線Li、L2和L3連接斷路器Ql輸入端，并經(jīng)過斷路器Ql 與接觸器KMl連接，接觸器KMl的輸出端依次串聯(lián)有熔斷器1、變頻器2、接觸器KM3和熱 繼電保護(hù)器3 ；接觸器KM2與接觸器KM1、熔斷器1、變頻器2和接觸器KM3并聯(lián)；熱繼電保 護(hù)器3的輸出端連接抽油機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)M，構(gòu)成電氣主回路電路。變頻器2采用的是 6SL3225-0BE31-8AA0。參閱圖2?？刂苹芈返妮斎腚妷簭娜嘟涣麟姷膬上鄬?dǎo)線Ll和L2取入，即三相交 流電的一條導(dǎo)線Ll連接單相開關(guān)Q2的一端，單相開關(guān)Q2的一端和三相交流電的一條導(dǎo)線 Ll連接降壓變壓器5的輸入端。降壓變壓器5的一端輸出為火線，另一輸出端為零線。火 線端連接單相開關(guān)Q3的一端，單相開關(guān)Q3的另一端連接鑰匙開關(guān)SAl的輸入端，鑰匙開關(guān) SAl的輸出端分別接到急停按鈕SBl的一端和開關(guān)電源4的一端，開關(guān)電源4的另一端接到 零線上；急停按鈕SBl的輸出端分別接到啟動(dòng)按鈕SB2的一端和中間繼電器KMC的兩個(gè)常 開觸點(diǎn)上，啟動(dòng)按鈕SB2的輸出端分別接到中間繼電器KMC的線包上和中間繼電器KMC的 常開觸點(diǎn)另一端，中間繼電器KMC線包的輸出端接到零線上。中間繼電器KMC另一常開觸 點(diǎn)的輸出端分別接到電源燈LG的一端、可控硅JKL的常開觸點(diǎn)端、中間繼電器KD常閉觸點(diǎn) 端和可控硅JKD的常開觸點(diǎn)端，電源燈LG的另一端接到零線上，可控硅JKL的另一常開觸 點(diǎn)端接到報(bào)警燈LG2的輸入端，報(bào)警燈LG2的另一端接到了零線上，可控硅JKD的另一常開 觸點(diǎn)端接到中間繼電器KD的線包輸入端，中間繼電器KD線包的另一端接到了零線上。中 間繼電器KD的另一常閉觸點(diǎn)端分別接到工頻變頻旋鈕SA2的輸入端、中間繼電器KA的常 閉觸點(diǎn)端和常開觸點(diǎn)端、中間繼電器KC的常開觸點(diǎn)端、接觸器KMl的常開觸點(diǎn)端及可控硅 JKC的常開觸點(diǎn)端。工頻變頻旋鈕SA2的另一輸出端接到中間繼電器KA的線包上，中間繼電器KA線 包的輸出接到了零線上。中間繼電器KA的另一常閉觸點(diǎn)端接到中間繼電器KC的常閉觸點(diǎn)端，另一端串接 到接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)端，接觸器KM2另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMA的線包上，線包的 輸出端接到了零線上。中間繼電器KA、中間繼電器KC的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器KMl的常閉觸點(diǎn)上， 接觸器KMl的另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMB的線包上，接觸器KMB線包的另一端接到了
零線上。接觸器KMl的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)端，接觸器KM2的另一 常閉觸點(diǎn)端接到接觸器KMC的線包上，接觸器KMC線包的另一端接到了零線上?？煽毓鐹KC常開觸點(diǎn)的另一端接到中間繼電器KC的線包上，中間繼電器KC線包 的另一端接到了零線上。從而構(gòu)成了該系統(tǒng)的控制回路。抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置的操作過程[0033]首先選擇工頻或者變頻運(yùn)行方式，當(dāng)工頻變頻旋鈕旋至工頻指示時(shí)，表示該裝置 選擇工頻運(yùn)行方式，此時(shí)打開鑰匙開關(guān)，觸發(fā)啟動(dòng)按鈕，合上急停按鈕，外柜門上的報(bào)警燈 發(fā)出兩個(gè)“嘀…”的聲光報(bào)警，隨即抽油電動(dòng)機(jī)按照工頻方式運(yùn)行。當(dāng)工頻變頻旋鈕旋至 變頻指示時(shí)，表示該裝置選擇變頻運(yùn)行方式，此時(shí)打開鑰匙開關(guān)，觸發(fā)啟動(dòng)按鈕，合上急停 按鈕，外柜門上的報(bào)警燈先發(fā)出兩個(gè)“嘀…”的聲光報(bào)警后而結(jié)束，報(bào)警燈大約秒后又發(fā)出 “嘀…”的聲光報(bào)警，隨即抽油電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)游梁抽油機(jī)軟起動(dòng)，起動(dòng)完成后抽油機(jī)就按照變 頻方式運(yùn)行。在工頻或者變頻運(yùn)行方式時(shí)，可以通過液晶觸摸顯示屏上的顯示主菜單，選擇相 應(yīng)菜單功能。當(dāng)工頻運(yùn)行時(shí)，通過菜單輸入油井的參數(shù)，為控制電路計(jì)算泵功圖提供數(shù)據(jù)， 也可以查看此時(shí)的油井運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)界面和功圖顯示及診斷界面。在變頻運(yùn)行時(shí)也可以查 看以上的運(yùn)行界面，不同的是可以通過參數(shù)調(diào)節(jié)界面，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次和抽油機(jī)的上下 行程速度比，輸入抽油機(jī)的間抽時(shí)間。當(dāng)輸入了抽油機(jī)的沖次和上下速度比后，抽油機(jī)就按 照該輸入的沖次運(yùn)行，同時(shí)可以看到抽油機(jī)上行程速度快，下行程速度慢的現(xiàn)象。在變頻運(yùn)行時(shí)也可以通過液晶顯示屏選擇全自動(dòng)參數(shù)匹配運(yùn)行方式，此時(shí)可以不 需要人員參與，該裝置會(huì)按照泵況診斷的結(jié)果，自動(dòng)調(diào)節(jié)抽油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無需人員 參與的變頻運(yùn)行方式。一旦抽油機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，可以通過關(guān)閉鑰匙開關(guān)或者觸發(fā)急停按鈕都可以達(dá) 到停止該系統(tǒng)的目的。
權(quán)利要求一種抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置，是由電氣主回路電路、控制回路和控制柜組成，控制回路固定在控制柜內(nèi)，其特征是三相交流電導(dǎo)線(L1、L2和L3)連接斷路器(Q1)輸入端，并經(jīng)過斷路器(Q1)與接觸器(KM1)連接，接觸器(KM1)的輸出端依次串聯(lián)有熔斷器(1)、變頻器(2)、接觸器(KM3)和熱繼電保護(hù)器(3)；接觸器(KM2)與接觸器(KM1)、熔斷器(1)、變頻器(2)和接觸器(KM3)并聯(lián)；熱繼電保護(hù)器(3)的輸出端連接抽油機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)(M)，構(gòu)成電氣主回路電路；控制回路的輸入電壓從三相交流電的兩相導(dǎo)線(L1和L2)取入，即三相交流電的一條導(dǎo)線(L1)連接單相開關(guān)(Q2)的一端，單相開關(guān)(Q2)的一端和三相交流電的一條導(dǎo)線(L1)連接降壓變壓器(5)的輸入端，降壓變壓器(5)的一端輸出為火線，另一輸出端為零線，火線端連接單相開關(guān)(Q3)的一端，單相開關(guān)(Q3)的另一端連接鑰匙開關(guān)(SA1)的輸入端，鑰匙開關(guān)(SA1)的輸出端分別接到急停按鈕(SB1)的一端和開關(guān)電源(4)的一端，開關(guān)電源(4)的另一端接到零線上；急停按鈕(SB1)的輸出端分別接到啟動(dòng)按鈕(SB2)的一端和中間繼電器(KMC)的兩個(gè)常開觸點(diǎn)上，啟動(dòng)按鈕(SB2)的輸出端分別接到中間繼電器(KMC)的線包上和中間繼電器(KMC)的常開觸點(diǎn)另一端，中間繼電器(KMC)線包的輸出端接到零線上；中間繼電器(KMC)另一常開觸點(diǎn)的輸出端分別接到電源燈(LG)的一端、可控硅(JKL)的常開觸點(diǎn)端、中間繼電器(KD)常閉觸點(diǎn)端和可控硅(JKD)的常開觸點(diǎn)端，電源燈(LG)的另一端接到零線上，可控硅(JKL)的另一常開觸點(diǎn)端接到報(bào)警燈(LG2)的輸入端，報(bào)警燈(LG2)的另一端接到了零線上，可控硅(JKD)的另一常開觸點(diǎn)端接到中間繼電器(KD)的線包輸入端，中間繼電器(KD)線包的另一端接到了零線上，中間繼電器(KD)的另一常閉觸點(diǎn)端分別接到工頻變頻旋鈕(SA2)的輸入端、中間繼電器(KA)的常閉觸點(diǎn)端和常開觸點(diǎn)端、中間繼電器(KC)的常開觸點(diǎn)端、接觸器(KM1)的常開觸點(diǎn)端和可控硅(JKC)的常開觸點(diǎn)端；工頻變頻旋鈕(SA2)的另一輸出端接到中間繼電器(KA)的線包上，中間繼電器(KA)線包的輸出接到了零線上；中間繼電器(KA)的另一常閉觸點(diǎn)端接到中間繼電器(KC)的常閉觸點(diǎn)端，另一端串接到接觸器(KM2)的常閉觸點(diǎn)端，接觸器(KM2)另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器(KMA)的線包上，線包的輸出端接到了零線上；中間繼電器(KA)、中間繼電器(KC)的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器(KM1)的常閉觸點(diǎn)上，接觸器(KM1)的另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器(KMB)的線包上，接觸器(KMB)線包的另一端接到了零線上；接觸器(KM1)的另一常開觸點(diǎn)端接到接觸器(KM2)的常閉觸點(diǎn)端，接觸器(KM2)的另一常閉觸點(diǎn)端接到接觸器(KMC)的線包上，接觸器(KMC)線包的另一端接到了零線上；可控硅(JKC)常開觸點(diǎn)的另一端接到中間繼電器(KC)的線包上，中間繼電器(KC)線包的另一端接到了零線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置，其特征是變頻器(2) 采用的是6SL3225-0BE31-8AA0。
專利摘要抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制裝置應(yīng)用于抽油機(jī)節(jié)能控制。是由電氣主回路電路、控制回路和控制柜組成，控制回路固定在控制柜內(nèi)，三相交流電導(dǎo)線連接斷路器Q1，接觸器KM1的輸出端依次串聯(lián)有熔斷器1、變頻器2、接觸器KM3和熱繼電保護(hù)器3；熱繼電保護(hù)器3連接抽油機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)M，構(gòu)成電氣主回路電路。另外，經(jīng)三相交流電變壓后，連接鑰匙開關(guān)SA1、開關(guān)電源4、急停按鈕SB1、中間繼電器KMC、接觸器KM1構(gòu)成控制回路。效果是具有軟啟動(dòng)功能；實(shí)時(shí)采集載荷、位移數(shù)據(jù)；能自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行工頻/變頻切換，互鎖控制。
文檔編號(hào)E21B49/06GK201620841SQ20102014918
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者劉一山, 廖銳全, 張曉玲, 張頂學(xué), 曾亞勤, 楊會(huì)豐, 王林平, 蔡昌新, 覃川, 魏立軍, 黃娟 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司