一種抽油機(jī)智能控制成套裝置制造方法
【專利摘要】一種抽油機(jī)智能控制成套裝置，構(gòu)成如下：游梁式抽油機(jī)（1）、抽油機(jī)電機(jī)（2）、可移動(dòng)平衡塊（3）、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)（4）、智能控制柜（6）、傳感器組（7）、遠(yuǎn)程平臺(tái)（8）、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)（9）；其中：前四者構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)；可移動(dòng)平衡塊（3）與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)（4）共同安裝在游梁式抽油機(jī)（1）后臂尾端；傳感器組（7）布置在連接著游梁式抽油機(jī)（1）后臂前端的支撐桿上，智能控制柜（6）與傳感器組（7）連接；智能控制柜（6）還通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)（9）與遠(yuǎn)程平臺(tái)（8）連接。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)2的工頻運(yùn)行控制、變頻運(yùn)行控制、系統(tǒng)效率分析、故障診斷等操作。本實(shí)用新型具有可預(yù)期的較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種抽油機(jī)智能控制成套裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油開(kāi)采設(shè)備的制造、控制設(shè)計(jì)與應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別提供了一種抽油機(jī)智能控制成套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于地層能量相對(duì)較低或高含水期開(kāi)發(fā)的油田而言，通常借助機(jī)械方式開(kāi)采。其中最為常見(jiàn)的舉升方式就是采用游梁式抽油機(jī)。抽油機(jī)的動(dòng)力來(lái)自電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度決定了抽油機(jī)的沖次，沖刺和泵決定了采油能力。抽油機(jī)沖次應(yīng)該和油井的產(chǎn)油能力相配。事實(shí)上，這種沖次調(diào)整大大落后于油井地下產(chǎn)油能力的變化。我國(guó)油田分布廣泛，大多數(shù)油田為低滲透油田，尤其開(kāi)發(fā)的中后期，地層壓力降低，油井產(chǎn)液量下降，含水率高，需要采用長(zhǎng)沖程、低沖次的工藝來(lái)提高泵效。
[0003]而抽油機(jī)負(fù)載是脈動(dòng)載荷，這就使抽油機(jī)在一個(gè)沖程里有一部分時(shí)間處于輕載運(yùn)行。抽油機(jī)電機(jī)運(yùn)行時(shí)平均負(fù)荷通常很低，一般在20%-30% ;低負(fù)荷率運(yùn)行造成功率因數(shù)低，效率低，電能浪費(fèi)大，造成“大馬拉小車(chē)“狀況。
[0004]現(xiàn)有的油田現(xiàn)場(chǎng)油井通常布置比較分散，更是存在人工巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)不及時(shí)、集中計(jì)量地面投資大、設(shè)備管理維護(hù)維修難等問(wèn)題。抽油機(jī)、電機(jī)、桿、柱、泵、控制柜等各種設(shè)備是否工作？工作是否正常？能否提升至最優(yōu)工作狀態(tài)？是否存在安全隱患？這一系列的問(wèn)題都是關(guān)乎油田生產(chǎn)節(jié)能增產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0005]人們期望獲得一種技術(shù)效果更好的抽油機(jī)智能控制成套裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種技術(shù)效果更好的抽油機(jī)智能控制成套裝置，為自動(dòng)化采油裝備，完全解決【背景技術(shù)】所述的諸多問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型一種抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于:所述抽油機(jī)智能控制成套裝置具體由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成:游梁式抽油機(jī)1、抽油機(jī)電機(jī)2、可移動(dòng)平衡塊3、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、智能控制柜6、傳感器組7、遠(yuǎn)程平臺(tái)8、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9 ;其中:游梁式抽油機(jī)1、抽油機(jī)電機(jī)2、可移動(dòng)平衡塊3、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、限位開(kāi)關(guān)5共同構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)；可移動(dòng)平衡塊3與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4為一個(gè)整體機(jī)構(gòu)，共同安裝在游梁式抽油機(jī)I的后臂尾端；抽油機(jī)電機(jī)2通過(guò)傳動(dòng)鏈或者傳動(dòng)皮帶與游梁式抽油機(jī)I連接；
[0008]可移動(dòng)平衡塊3的構(gòu)成如下:固定臂31、固定軸32、擺臂33、平衡塊34、配重塊35 ；其中:固定臂31的一端與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4中伸縮臂36的外殼體即支撐臂39鉸接；固定臂31的另一端與擺臂33的上端部鉸接；擺臂33的下端部布置有配重塊35，平衡塊34布置在擺臂33上且能沿著擺臂33的軸線方向移動(dòng)；
[0009]平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上還同時(shí)連接有伸縮臂36、支撐臂39，其中:伸縮臂36的外殼體為支撐臂39，伸縮臂36能夠沿著支撐臂39上的導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)滑動(dòng)，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4能驅(qū)動(dòng)沿其自身軸線方向做伸縮動(dòng)作的伸縮臂36，伸縮臂36上還設(shè)置有標(biāo)線或者其上固定有標(biāo)尺37 ；
[0010]傳感器組7布置在連接著游梁式抽油機(jī)I后臂前端的一個(gè)支撐桿上，用于控制整個(gè)裝置工作的智能控制柜6布置在主體結(jié)構(gòu)附近，且其與傳感器組7連接；同時(shí)，智能控制柜6還通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9與遠(yuǎn)程平臺(tái)8連接。
[0011]本實(shí)用新型所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，還包含有下述內(nèi)容要求:
[0012]所述智能控制柜6中設(shè)置有下述組成部分:能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)2在工頻與變頻模式下切換控制的裝置；能實(shí)現(xiàn)傳感器組7的信號(hào)采集、計(jì)算、顯示的裝置；能實(shí)現(xiàn)RS485通訊以控制變頻器的輸出頻率繼而改變抽油機(jī)電機(jī)2轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)游梁式抽油機(jī)I改變沖次的調(diào)整裝置；能實(shí)現(xiàn)對(duì)游梁式抽油機(jī)I的平衡度計(jì)算并自動(dòng)調(diào)整可移動(dòng)平衡塊3至合理位置的裝置。
[0013]所述用于完成智能控制柜6與遠(yuǎn)程平臺(tái)8之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制命令傳達(dá)的遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9具體是下述幾種之一或其組合2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)橋。
[0014]所述智能控制柜6上還安裝有防雷器613 ；
[0015]所述傳感器組7中至少包含下述傳感器中的一種:無(wú)線載荷位移一體傳感器、無(wú)線溫度傳感器、無(wú)線壓力傳感器、綜合電參量采集模塊。
[0016]平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上還連接有支撐座38，支撐座38固定布置在游梁式抽油機(jī)I的后臂尾端，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4布置在支撐座38上；支撐臂39上還布置有用于限制平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4中伸縮臂36的運(yùn)動(dòng)極限位置的限位開(kāi)關(guān)5。
[0017]所述可移動(dòng)平衡塊3安裝在游梁式抽油機(jī)I后臂末端上方，其伸縮臂36帶動(dòng)配重塊35擺動(dòng)，改變后臂重心位置即改變后臂力矩來(lái)調(diào)整游梁式抽油機(jī)I的機(jī)械平衡。
[0018]所述可移動(dòng)平衡塊3的伸縮臂36上設(shè)置有標(biāo)尺，在自動(dòng)調(diào)平衡和手動(dòng)調(diào)平衡中可明確指示力臂變化。
[0019]所述智能控制柜集數(shù)據(jù)無(wú)線采集、自動(dòng)調(diào)沖次、自動(dòng)調(diào)平衡、工頻/變頻運(yùn)行控制、手動(dòng)操作和設(shè)置、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸訪問(wèn)、本地?cái)?shù)據(jù)圖形曲線顯示、人機(jī)交互界面于一體。
[0020]通過(guò)使用所述傳感器組7中的幾種傳感器(載荷位移一體化傳感器、無(wú)線溫度傳感器、無(wú)線壓力傳感器、綜合電參數(shù)傳感器)可以實(shí)現(xiàn)示功圖的采集、多項(xiàng)溫度壓力采集、三相電流電壓有功功率無(wú)功功率及功率因數(shù)的采集。
[0021]所述平臺(tái)軟件可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、各種生產(chǎn)表報(bào)曲線生成、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)判斷、故障預(yù)測(cè)預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)、平臺(tái)集中管理、系統(tǒng)優(yōu)化以及可擴(kuò)展的多項(xiàng)功能模塊，如功圖量油、功圖診斷、系統(tǒng)效率分析和優(yōu)化等。
[0022]如圖1所示，所述游梁式抽油機(jī)I為機(jī)械采油方式主體地面設(shè)備。本實(shí)用新型中游梁式抽油機(jī)I為游梁平衡方式，在游梁式抽油機(jī)I的后背尾端上方固定有可移動(dòng)平衡塊
3。在游梁式抽油機(jī)I的懸繩器位置安裝有載荷位移一體傳感器71，在井口出液口安裝有無(wú)線壓力傳感器73和無(wú)線溫度傳感器74。在抽油機(jī)電機(jī)2的輸入端安裝有三相電流電壓互感器72。游梁式抽油機(jī)I運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行參數(shù)以及工況的變化通過(guò)傳感器組7反饋到智能控制柜6，經(jīng)過(guò)采集分析和計(jì)算，智能控制柜6將綜合數(shù)據(jù)和示功圖做本地顯示和各類報(bào)警輸出。并通過(guò)遠(yuǎn)傳網(wǎng)絡(luò)9傳至遠(yuǎn)程測(cè)控平臺(tái)8。平臺(tái)綜合分析軟件做各種數(shù)據(jù)處理，按客戶具體需求實(shí)現(xiàn)各功能模塊。
[0023]如圖4所示,所述智能控制柜6包括有殼體60、工頻回路62、變頻回路63、操作面板64、空開(kāi)65、測(cè)控主機(jī)66、綜合電參模塊67、平衡調(diào)節(jié)模塊68、顯示屏69、繼電器組610、無(wú)線數(shù)傳模塊611、斷路器612、防雷保護(hù)器613、交流接觸器614、控制端子排615、動(dòng)力端子排616、433MHz天線617、GPRS天線618。測(cè)控主機(jī)66中設(shè)有無(wú)線數(shù)傳模塊、2G/3G通訊模塊、RS232接口、RS485接口、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。測(cè)控主機(jī)66通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊接收各傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485接收綜合電參模塊數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485與變頻器通訊控制調(diào)頻。與平臺(tái)可通過(guò)2G/3G網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)橋方式通訊。
[0024]如圖5所示，所述載荷位移一體傳感器71具體包含應(yīng)力傳感器和加速度傳感器，可同時(shí)采集一個(gè)沖程內(nèi)各點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的載荷，自動(dòng)判定上下死點(diǎn)。為功圖繪制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采樣速度為ms級(jí)。每個(gè)沖程采集功圖點(diǎn)數(shù)大于200組。所述綜合電參數(shù)采集模塊67結(jié)合三相電流電壓互感器72使用，完成抽油機(jī)電機(jī)2的三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電源頻率多項(xiàng)電參量的采集計(jì)算。以RS485通訊方式傳遞至測(cè)控主機(jī)66。所述無(wú)線壓力傳感器73可以是一到三個(gè)，分別采集井口的油壓、套壓、回壓。傳感器為微功耗設(shè)計(jì)，采用電池供電或太陽(yáng)能板供電方式。數(shù)據(jù)通過(guò)433MHz無(wú)線方式發(fā)送至測(cè)控主機(jī)6。所述無(wú)線溫度傳感器74可以是一到三個(gè)，分別采集產(chǎn)出液溫度、摻熱水溫度、混合液溫度。傳感器為微功耗設(shè)計(jì)，采用電池供電或太陽(yáng)能板供電方式。數(shù)據(jù)通過(guò)433MHz無(wú)線方式發(fā)送至測(cè)控主機(jī)6。所述含水率測(cè)試儀76、智能流量計(jì)77、連續(xù)動(dòng)液面測(cè)試儀78為系統(tǒng)可擴(kuò)展選配，分別用于分相計(jì)量和機(jī)采井系統(tǒng)效率分析。
[0025]如圖6所示，所述平臺(tái)軟件接收智能控制柜6上傳各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完成用戶定制的各種生產(chǎn)報(bào)表、曲線、圖形和各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)分析，以及報(bào)警日志生成。完成各種專項(xiàng)計(jì)算(如功圖量油)和對(duì)抽油機(jī)工況的故障診斷。對(duì)系統(tǒng)效率的分析和優(yōu)化指導(dǎo)。提升數(shù)字化油田的遠(yuǎn)程集中管理水平。
[0026]如圖7所示，所述智能控制過(guò)程為智能控制過(guò)通過(guò)變頻回路控制抽油機(jī)電機(jī)工作在設(shè)定頻率下，抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)傳感器組7實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)傳至測(cè)控主機(jī)66，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算來(lái)判斷平衡度、沖次的調(diào)整。通過(guò)對(duì)上下沖程中的有功功率比值計(jì)算平衡度，也可通過(guò)上下行最大電流比計(jì)算平衡度。兩種方式可設(shè)定選擇。平衡度值范圍也可設(shè)定，本實(shí)用新型可設(shè)置0.9?I之間。測(cè)控主機(jī)66根據(jù)平衡度和機(jī)械平衡模型計(jì)算出可移動(dòng)平衡塊的移動(dòng)方向和位移的大小。輸出控制到平衡調(diào)節(jié)模塊68，控制平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并控制去運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(電機(jī)轉(zhuǎn)速與伸縮臂位移比值確定)。在一個(gè)沖程內(nèi)可完成調(diào)整，在接下來(lái)的沖程中驗(yàn)證平衡度調(diào)節(jié)效果。直到平衡度在設(shè)定值范圍內(nèi)。在移動(dòng)平衡塊2的支撐臂外表安裝限位開(kāi)關(guān)5，來(lái)確保平衡塊在可控的有效的范圍內(nèi)移動(dòng)。達(dá)到極限位置，限位開(kāi)關(guān)5會(huì)輸出信號(hào)至平衡調(diào)節(jié)模塊，來(lái)控制平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)載荷位移一體傳感器71采集抽油機(jī)I示功圖，經(jīng)過(guò)測(cè)控主機(jī)66結(jié)合桿柱泵的參數(shù)，推算出井下的泵功圖，通過(guò)泵的充滿度調(diào)整沖次至合理。通過(guò)RS485修改變頻器的輸出頻率值，改變抽油機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，繼而改變抽油機(jī)沖次。通過(guò)泵功圖連續(xù)驗(yàn)證。直到泵效最佳。智能控制柜6對(duì)傳感器組7的數(shù)據(jù)采集，可通過(guò)輪詢方式主動(dòng)查詢，也可設(shè)定各傳感器定時(shí)上報(bào)。對(duì)采集計(jì)算的數(shù)據(jù)和曲線圖形等，可在顯示屏69在分頁(yè)顯示，可同時(shí)遠(yuǎn)傳至平臺(tái)。遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)也可以是主動(dòng)上報(bào)和輪詢方式。對(duì)各種超限判斷可本地聲光報(bào)警和主動(dòng)上報(bào)至平臺(tái)軟件。智能控制柜6對(duì)抽油機(jī)電機(jī)2的基本控制功能是變頻驅(qū)動(dòng)，在變頻故障或維修期間，可切換至工頻運(yùn)行已保證油井正常生產(chǎn)。工頻變頻的切換、平衡手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)、抽油機(jī)啟動(dòng)或停止、遠(yuǎn)程控制的允許或禁止都可通過(guò)操作面板64進(jìn)行操控。
[0027]利用本實(shí)用新型所述設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)2的工頻運(yùn)行控制、變頻運(yùn)行控制、工頻變頻自動(dòng)切換、油井生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)采集、平衡度分析及自動(dòng)調(diào)整、沖次計(jì)算分析及自動(dòng)調(diào)整、功圖量油、系統(tǒng)效率分析、故障診斷、報(bào)警預(yù)警等操作。本實(shí)用新型技術(shù)效果優(yōu)良，其具有可預(yù)期的較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0029]圖1是本實(shí)用新型抽油機(jī)智能控制成套裝置的構(gòu)成原理示意圖；
[0030]圖2是本實(shí)用新型中可移動(dòng)平衡塊3的結(jié)構(gòu)示意圖正面結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖3是本實(shí)用新型中可移動(dòng)平衡塊3的結(jié)構(gòu)示意圖背面結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖4是本實(shí)用新型中智能控制柜6的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5是本實(shí)用新型中傳感器組7的構(gòu)成示意圖；
[0034]圖6是本實(shí)用新型中平臺(tái)軟件功能框圖；
[0035]圖7是本實(shí)用新型中智能控制原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1
[0037]—種抽油機(jī)智能控制成套裝置，其具體由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成:游梁式抽油機(jī)1、抽油機(jī)電機(jī)2、可移動(dòng)平衡塊3、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、限位開(kāi)關(guān)5、智能控制柜6、傳感器組7、遠(yuǎn)程平臺(tái)8、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9 ;其中:游梁式抽油機(jī)1、抽油機(jī)電機(jī)2、可移動(dòng)平衡塊3、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、限位開(kāi)關(guān)5共同構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)；可移動(dòng)平衡塊3與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4為一個(gè)整體機(jī)構(gòu)，共同安裝在游梁式抽油機(jī)I的后臂尾端；抽油機(jī)電機(jī)2通過(guò)傳動(dòng)鏈或者傳動(dòng)皮帶與游梁式抽油機(jī)I連接；
[0038]可移動(dòng)平衡塊3的構(gòu)成如下:固定臂31、固定軸32、擺臂33、平衡塊34、配重塊35 ；其中:固定臂31的一端與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4中伸縮臂36的外殼體即支撐臂39鉸接；固定臂31的另一端與擺臂33的上端部鉸接；擺臂33的下端部布置有配重塊35，平衡塊34布置在擺臂33上且能沿著擺臂33的軸線方向移動(dòng)；
[0039]平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上還同時(shí)連接有伸縮臂36、支撐臂39、支撐座38，其中:伸縮臂36的外殼體為支撐臂39，伸縮臂36能夠沿著支撐臂39上的導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)滑動(dòng)，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4能驅(qū)動(dòng)沿其自身軸線方向做伸縮動(dòng)作的伸縮臂36，伸縮臂36上還設(shè)置有標(biāo)線或者其上固定有標(biāo)尺37 ;支撐座38固定布置在游梁式抽油機(jī)I的后臂尾端，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4布置在支撐臂39內(nèi)部；
[0040]支撐臂39上還布置有用于限制平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)4中伸縮臂36的運(yùn)動(dòng)極限位置的限位開(kāi)關(guān)5 ；
[0041]傳感器組7布置在連接著游梁式抽油機(jī)I后臂前端的一個(gè)支撐桿上，用于控制整個(gè)裝置工作的智能控制柜6布置在主體結(jié)構(gòu)附近，且其與傳感器組7連接；同時(shí)，智能控制柜6還通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9與遠(yuǎn)程平臺(tái)8連接。
[0042]本實(shí)施例所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，還包含有下述內(nèi)容要求:[0043]所述智能控制柜6中設(shè)置有下述組成部分:能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)2在工頻與變頻模式下切換控制的裝置；能實(shí)現(xiàn)傳感器組7的信號(hào)采集、計(jì)算、顯示的裝置；能實(shí)現(xiàn)RS485通訊以控制變頻器的輸出頻率繼而改變抽油機(jī)電機(jī)2轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)游梁式抽油機(jī)I改變沖次的調(diào)整裝置；能實(shí)現(xiàn)對(duì)游梁式抽油機(jī)I的平衡度計(jì)算并自動(dòng)調(diào)整可移動(dòng)平衡塊3至合理位
置的裝置。
[0044]所述用于完成智能控制柜6與遠(yuǎn)程平臺(tái)8之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制命令傳達(dá)的遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)9具體是下述幾種之一或其組合2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)橋。
[0045]所述智能控制柜6上還安裝有防雷器613 ；
[0046]所述傳感器組7中至少包含下述傳感器中的一種:無(wú)線載荷位移一體傳感器、無(wú)線溫度傳感器、無(wú)線壓力傳感器、綜合電參量采集模塊。
[0047]所述可移動(dòng)平衡塊3安裝在游梁式抽油機(jī)I后臂末端上方，其伸縮臂36帶動(dòng)配重塊35擺動(dòng)，改變后臂重心位置即改變后臂力矩來(lái)調(diào)整游梁式抽油機(jī)I的機(jī)械平衡。
[0048]所述可移動(dòng)平衡塊3的伸縮臂36上設(shè)置有標(biāo)尺，在自動(dòng)調(diào)平衡和手動(dòng)調(diào)平衡中可明確指示力臂變化。
[0049]所述智能控制柜集數(shù)據(jù)無(wú)線采集、自動(dòng)調(diào)沖次、自動(dòng)調(diào)平衡、工頻/變頻運(yùn)行控制、手動(dòng)操作和設(shè)置、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸訪問(wèn)、本地?cái)?shù)據(jù)圖形曲線顯示、人機(jī)交互界面于一體。
[0050]通過(guò)使用所述傳感器組7中的幾種傳感器(載荷位移一體化傳感器、無(wú)線溫度傳感器、無(wú)線壓力傳感器、綜合電參數(shù)傳感器)可以實(shí)現(xiàn)示功圖的采集、多項(xiàng)溫度壓力采集、三相電流電壓有功功率無(wú)功功率及功率因數(shù)的采集。
[0051]所述平臺(tái)軟件可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、各種生產(chǎn)表報(bào)曲線生成、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)判斷、故障預(yù)測(cè)預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)、平臺(tái)集中管理、系統(tǒng)優(yōu)化以及可擴(kuò)展的多項(xiàng)功能模塊，如功圖量油、功圖診斷、系統(tǒng)效率分析和優(yōu)化等。
[0052]如圖1所示，所述游梁式抽油機(jī)I為機(jī)械采油方式主體地面設(shè)備。本實(shí)施例中游梁式抽油機(jī)I為游梁平衡方式，在游梁式抽油機(jī)I的后背尾端上方固定有可移動(dòng)平衡塊3。在游梁式抽油機(jī)I的懸繩器位置安裝有載荷位移一體傳感器71，在井口出液口安裝有無(wú)線壓力傳感器73和無(wú)線溫度傳感器74。在抽油機(jī)電機(jī)2的輸入端安裝有三相電流電壓互感器72。游梁式抽油機(jī)I運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行參數(shù)以及工況的變化通過(guò)傳感器組7反饋到智能控制柜6，經(jīng)過(guò)采集分析和計(jì)算，智能控制柜6將綜合數(shù)據(jù)和示功圖做本地顯示和各類報(bào)警輸出。并通過(guò)遠(yuǎn)傳網(wǎng)絡(luò)9傳至遠(yuǎn)程測(cè)控平臺(tái)8。平臺(tái)綜合分析軟件做各種數(shù)據(jù)處理，按客戶具體需求實(shí)現(xiàn)各功能模塊。
[0053]如圖4所示,所述智能控制柜6包括有殼體60、工頻回路62、變頻回路63、操作面板64、空開(kāi)65、測(cè)控主機(jī)66、綜合電參模塊67、平衡調(diào)節(jié)模塊68、顯示屏69、繼電器組610、無(wú)線數(shù)傳模塊611、斷路器612、防雷保護(hù)器613、交流接觸器614、控制端子排615、動(dòng)力端子排616、433MHz天線617、GPRS天線618。測(cè)控主機(jī)66中設(shè)有無(wú)線數(shù)傳模塊、2G/3G通訊模塊、RS232接口、RS485接口、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。測(cè)控主機(jī)66通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊接收各傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485接收綜合電參模塊數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485與變頻器通訊控制調(diào)頻。與平臺(tái)可通過(guò)2G/3G網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)橋方式通訊。
[0054]如圖5所示，所述載荷位移一體傳感器71具體包含應(yīng)力傳感器和加速度傳感器，可同時(shí)采集一個(gè)沖程內(nèi)各點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的載荷，自動(dòng)判定上下死點(diǎn)。為功圖繪制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采樣速度為ms級(jí)。每個(gè)沖程采集功圖點(diǎn)數(shù)大于200組。所述綜合電參數(shù)采集模塊67結(jié)合三相電流電壓互感器72使用，完成抽油機(jī)電機(jī)2的三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電源頻率多項(xiàng)電參量的采集計(jì)算。以RS485通訊方式傳遞至測(cè)控主機(jī)66。所述無(wú)線壓力傳感器73可以是一到三個(gè)，分別采集井口的油壓、套壓、回壓。傳感器為微功耗設(shè)計(jì)，采用電池供電或太陽(yáng)能板供電方式。數(shù)據(jù)通過(guò)433MHz無(wú)線方式發(fā)送至測(cè)控主機(jī)6。所述無(wú)線溫度傳感器74可以是一到三個(gè)，分別采集產(chǎn)出液溫度、摻熱水溫度、混合液溫度。傳感器為微功耗設(shè)計(jì)，采用電池供電或太陽(yáng)能板供電方式。數(shù)據(jù)通過(guò)433MHz無(wú)線方式發(fā)送至測(cè)控主機(jī)6。所述含水率測(cè)試儀76、智能流量計(jì)77、連續(xù)動(dòng)液面測(cè)試儀78為系統(tǒng)可擴(kuò)展選配，分別用于分相計(jì)量和機(jī)采井系統(tǒng)效率分析。
[0055]如圖6所示，所述平臺(tái)軟件接收智能控制柜6上傳各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完成用戶定制的各種生產(chǎn)報(bào)表、曲線、圖形和各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)分析，以及報(bào)警日志生成。完成各種專項(xiàng)計(jì)算(如功圖量油)和對(duì)抽油機(jī)工況的故障診斷。對(duì)系統(tǒng)效率的分析和優(yōu)化指導(dǎo)。提升數(shù)字化油田的遠(yuǎn)程集中管理水平。
[0056]如圖7所示，所述智能控制過(guò)程為智能控制過(guò)通過(guò)變頻回路控制抽油機(jī)電機(jī)工作在設(shè)定頻率下，抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)傳感器組7實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)傳至測(cè)控主機(jī)66，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算來(lái)判斷平衡度、沖次的調(diào)整。通過(guò)對(duì)上下沖程中的有功功率比值計(jì)算平衡度，也可通過(guò)上下行最大電流比計(jì)算平衡度。兩種方式可設(shè)定選擇。平衡度值范圍也可設(shè)定，本實(shí)施例可設(shè)置0.9?I之間。測(cè)控主機(jī)66根據(jù)平衡度和機(jī)械平衡模型計(jì)算出可移動(dòng)平衡塊的移動(dòng)方向和位移的大小。輸出控制到平衡調(diào)節(jié)模塊68，控制平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并控制去運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(電機(jī)轉(zhuǎn)速與伸縮臂位移比值確定)。在一個(gè)沖程內(nèi)可完成調(diào)整，在接下來(lái)的沖程中驗(yàn)證平衡度調(diào)節(jié)效果。直到平衡度在設(shè)定值范圍內(nèi)。在移動(dòng)平衡塊2的支撐臂外表安裝限位開(kāi)關(guān)5，來(lái)確保平衡塊在可控的有效的范圍內(nèi)移動(dòng)。達(dá)到極限位置，限位開(kāi)關(guān)5會(huì)輸出信號(hào)至平衡調(diào)節(jié)模塊，來(lái)控制平衡驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)載荷位移一體傳感器71采集抽油機(jī)I示功圖，經(jīng)過(guò)測(cè)控主機(jī)66結(jié)合桿柱泵的參數(shù)，推算出井下的泵功圖，通過(guò)泵的充滿度調(diào)整沖次至合理。通過(guò)RS485修改變頻器的輸出頻率值，改變抽油機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，繼而改變抽油機(jī)沖次。通過(guò)泵功圖連續(xù)驗(yàn)證。直到泵效最佳。智能控制柜6對(duì)傳感器組7的數(shù)據(jù)采集，可通過(guò)輪詢方式主動(dòng)查詢，也可設(shè)定各傳感器定時(shí)上報(bào)。對(duì)采集計(jì)算的數(shù)據(jù)和曲線圖形等，可在顯示屏69在分頁(yè)顯示，可同時(shí)遠(yuǎn)傳至平臺(tái)。遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)也可以是主動(dòng)上報(bào)和輪詢方式。對(duì)各種超限判斷可本地聲光報(bào)警和主動(dòng)上報(bào)至平臺(tái)軟件。智能控制柜6對(duì)抽油機(jī)電機(jī)2的基本控制功能是變頻驅(qū)動(dòng)，在變頻故障或維修期間，可切換至工頻運(yùn)行已保證油井正常生產(chǎn)。工頻變頻的切換、平衡手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)、抽油機(jī)啟動(dòng)或停止、遠(yuǎn)程控制的允許或禁止都可通過(guò)操作面板64進(jìn)行操控。
[0057]利用本實(shí)施例所述設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)2的工頻運(yùn)行控制、變頻運(yùn)行控制、工頻變頻自動(dòng)切換、油井生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)采集、平衡度分析及自動(dòng)調(diào)整、沖次計(jì)算分析及自動(dòng)調(diào)整、功圖量油、系統(tǒng)效率分析、故障診斷、報(bào)警預(yù)警等操作。本實(shí)施例技術(shù)效果優(yōu)良，其具有可預(yù)期的較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于:所述抽油機(jī)智能控制成套裝置具體由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成:游梁式抽油機(jī)(I)、抽油機(jī)電機(jī)(2)、可移動(dòng)平衡塊(3)、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)、智能控制柜(6)、傳感器組(7)、遠(yuǎn)程平臺(tái)(8)、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)(9);其中:游梁式抽油機(jī)(I)、抽油機(jī)電機(jī)(2)、可移動(dòng)平衡塊(3)、平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)、限位開(kāi)關(guān)(5)共同構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)；可移動(dòng)平衡塊(3)與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)為一個(gè)整體機(jī)構(gòu)，共同安裝在游梁式抽油機(jī)(O的后臂尾端；抽油機(jī)電機(jī)(2)通過(guò)傳動(dòng)鏈或者傳動(dòng)皮帶與游梁式抽油機(jī)(I)連接； 可移動(dòng)平衡塊(3)的構(gòu)成如下:固定臂(31)、固定軸(32)、擺臂(33)、平衡塊(34)、配重塊(35);其中:固定臂(31)的一端與平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)中伸縮臂(36)的外殼體即支撐臂(39)鉸接；固定臂(31)的另一端與擺臂(33)的上端部鉸接；擺臂(33)的下端部布置有配重塊(35)，平衡塊(34)布置在擺臂(33)上且能沿著擺臂(33)的軸線方向移動(dòng)； 平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)上還同時(shí)連接有伸縮臂(36)、支撐臂(39)，其中:伸縮臂(36)的外殼體為支撐臂(39)，伸縮臂(36)能夠沿著支撐臂(39)上的導(dǎo)向槽結(jié)構(gòu)滑動(dòng)，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)能驅(qū)動(dòng)沿其自身軸線方向做伸縮動(dòng)作的伸縮臂(36)，伸縮臂(36)上還設(shè)置有標(biāo)線或者其上固定有標(biāo)尺(37)； 傳感器組(7)布置在連接著游梁式抽油機(jī)(I)后臂前端的一個(gè)支撐桿上，用于控制整個(gè)裝置工作的智能控制柜(6)布置在主體結(jié)構(gòu)附近，且其與傳感器組(7)連接；同時(shí)，智能控制柜(6 )還通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)(9 )與遠(yuǎn)程平臺(tái)(8 )連接。
2.按照權(quán)利要求1所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于: 所述智能控制柜(6)中設(shè)置有下述組成部分:能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)電機(jī)(2)在工頻與變頻模式下切換控制的裝置；能實(shí)現(xiàn)傳感器組(7)的信號(hào)采集、計(jì)算、顯示的裝置；能實(shí)現(xiàn)RS485通訊以控制變頻器的輸出頻率繼而改變抽油機(jī)電機(jī)(2)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)游梁式抽油機(jī)(I)改變沖次的調(diào)整裝置；能實(shí)現(xiàn)對(duì)游梁式抽油機(jī)(I)的平衡度計(jì)算并自動(dòng)調(diào)整可移動(dòng)平衡塊(3)至合理位置的裝置。
3.按照權(quán)利要求2所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于:所述用于完成智能控制柜(6)與遠(yuǎn)程平臺(tái)(8)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制命令傳達(dá)的遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)(9)具體是下述幾種之一或其組合2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)橋。
4.按照權(quán)利要求1-3其中之一所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于:所述智能控制柜(6)上還安裝有防雷器(613); 所述傳感器組(7)中至少包含下述傳感器中的一種:無(wú)線載荷位移一體傳感器、無(wú)線溫度傳感器、無(wú)線壓力傳感器、綜合電參量采集模塊。
5.按照權(quán)利要求4所述抽油機(jī)智能控制成套裝置，其特征在于:平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)上還連接有支撐座(38)，支撐座(38)固定布置在游梁式抽油機(jī)(I)的后臂尾端，平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)布置在支撐座(38)上； 支撐臂(39)上還布置有用于限制平衡塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)中伸縮臂(36)的運(yùn)動(dòng)極限位置的限位開(kāi)關(guān)(5)。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK203535446SQ201320613847
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】才小麗, 康健, 劉麗 申請(qǐng)人:盤(pán)錦福瑞電子科技有限公司