控制無桿采油裝置運行的方法和控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種控制無桿采油裝置運行的方法和控制器。其中，該方法包括：控制器通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，該霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處；控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離；控制器根據(jù)磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。本發(fā)明使無桿采油裝置合理高效地運行。
【專利說明】控制無桿采油裝置運行的方法和控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體而言，涉及控制無桿采油裝置運行的方法和控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展和采油技術(shù)的日益完善，國內(nèi)外油田的采油方式愈來愈多，較常使用的機械采油方式主要為有桿泵，有桿泵是在油管的內(nèi)部設(shè)置抽油桿，通過動力結(jié)構(gòu)帶動抽油桿往復(fù)地插入、抽出油管，使得原油在這種抽動力下被輸送至地面。有桿泵的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護費用低以及排量適中，可以滿足絕大多數(shù)油井的產(chǎn)能要求，成為國內(nèi)外最主要的機械采油方式。
[0003]在這種有桿泵的采油過程中，驅(qū)動抽油桿運動的動力結(jié)構(gòu)(例如為電機)常設(shè)置在地面上，動力結(jié)構(gòu)需要提供極大的動力，才能驅(qū)動長度較長、質(zhì)量較大的抽油桿運動。抽油桿在將地面的驅(qū)動力傳遞至地面以下的原油處的過程中會有較大的能量損失，從而使得采油效率較低。為此，相關(guān)技術(shù)提供了一種無桿采油裝置，該裝置在采油的油管的一段位置處設(shè)置泵，泵內(nèi)有供原油流通的通道，該通道的兩端分別與油管連通；在泵所在的位置處設(shè)置有電磁電機，該電機包括動子，泵包括活塞，動子與活塞連接，動子通過其自身的運動帶動活塞做上下往復(fù)運動，從而將原油抽動至地上。
[0004]如何使無桿采油裝置合理而高效地運行，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種控制無桿采油裝置運行的方法和控制器，以解決上述的問題。
[0006]在本發(fā)明的實施例中提供了一種控制無桿采油裝置運行的方法，包括:控制器通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，該霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處；控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離；控制器根據(jù)磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。
[0007]優(yōu)選地，上述控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離包括:當控制器接收到霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到磁鐵的S極或N極信號時，確定磁鐵位于無桿采油裝置的固定位置；根據(jù)監(jiān)測到磁鐵位于固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定磁鐵的運行距離。
[0008]優(yōu)選地，上述控制器根據(jù)磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合包括:當監(jiān)測到磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，控制器控制與電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合；當監(jiān)測到磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，控制器控制反向電流開關(guān)打開，然后控制正向電流開關(guān)閉合。
[0009]在本發(fā)明實施例中還提供了 一種控制器，該控制器用于控制無桿采油裝置運行，其包括:監(jiān)測信號獲取模塊，用于通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，該霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處；磁鐵參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)監(jiān)測信號獲取模塊監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離；運行控制模塊，用于根據(jù)磁鐵參數(shù)確定模塊確定的磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。
[0010]優(yōu)選地，上述磁鐵參數(shù)確定模塊包括:位置確定單元，用于當接收到霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到磁鐵的S極或N極信號時，確定磁鐵位于無桿采油裝置的固定位置；運行距離確定單元，用于根據(jù)位置確定單元監(jiān)測到磁鐵位于固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定磁鐵的運行距離。
[0011]優(yōu)選地，上述運行控制模塊包括:上行控制單元，用于當監(jiān)測到磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，控制與電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合；下行控制單元，用于當監(jiān)測到磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，控制反向電流開關(guān)打開，然后控制正向電流開關(guān)閉合。
[0012]本發(fā)明實施例提供的方法和控制器，通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號，進而確定磁鐵運行距離，并基于此控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合，使無桿采油裝置合理高效地運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的控制無桿采油裝置運行的方法流程圖；
[0014]圖2示出了本發(fā)明實施例提供的控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0016]參見圖1所示的控制無桿采油裝置運行的方法流程圖，該方法包括以下步驟:
[0017]步驟S102，控制器通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，該霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置固定位置處，例如，設(shè)置在無桿采油裝置的頂部或底部;
[0018]本發(fā)明實施例中的采油裝置的長度可以根據(jù)采油深度(50至5000m)的需要設(shè)計，而電磁電機的磁鐵可以根據(jù)采油裝置的長度設(shè)置多組，各組之間的間隔距離可以根據(jù)實際
需要調(diào)整；
[0019]步驟S104，上述控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定上述磁鐵的運行距離；
[0020]步驟S106，上述控制器根據(jù)磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件(例如:開關(guān))打開或閉合。其中，無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)可以是與無桿采油裝置長度有關(guān)的參數(shù)，例如監(jiān)測時長參數(shù)或者監(jiān)測到信號的次數(shù)參數(shù)等。
[0021]本實施例的方法通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號，進而確定磁鐵的運行距離，并基于此控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合，使無桿采油裝置合理高效地運行。
[0022]其中，上述控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離包括:當控制器接收到霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到磁鐵的S極或N極信號時，確定該磁鐵位于無桿采油裝置的固定位置(即說明被監(jiān)測的磁鐵的S極或N極靠近了霍爾傳感器，因霍爾傳感器在該采用裝置的固定位置處，因此此時說明該磁鐵也位于該固定位置處)；根據(jù)監(jiān)測到磁鐵位于固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定所述磁鐵的運行距離。因相鄰兩組磁鐵的距離是已知的，因此根據(jù)監(jiān)測到磁鐵位于固定位置處的次數(shù)可以推算出磁鐵的運行距離。同時，因為每個磁鐵上行均是勻速運行的，因此監(jiān)測到首個磁鐵達到固定位置后開始計時，由監(jiān)測時長和磁鐵的運行速度可以推算出磁鐵的運行距離。例如:根據(jù)后續(xù)監(jiān)測的時長是否與設(shè)定的時長相等，也可以確定磁鐵的運行距離是否達到設(shè)定距離。
[0023]在具體實現(xiàn)時，控制器根據(jù)磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合包括:當監(jiān)測到磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，控制器控制與所述電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與所述電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合；當監(jiān)測到磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，控制器控制上述反向電流開關(guān)打開，然后控制上述正向電流開關(guān)閉合。
[0024]本發(fā)明實施例中，在采用裝置的底部按照有一個彈簧，磁鐵下落至該彈簧時，彈簧會產(chǎn)生一個反沖力，該反沖力作用于彈簧連接的導(dǎo)線后產(chǎn)生電流突然增大的信號，控制器接收到該信號后，確定磁鐵下降至采用裝置底部，進行相應(yīng)控制。當磁鐵上行至采用裝置頂部時，會給頂部活塞一個向上的壓力，該活塞的沖程達到一定程度后，與活塞連接的導(dǎo)線產(chǎn)生電流突然增大的信號，控制器接收到該信號后，即可確定磁鐵為上行過程。
[0025]考慮到上述采油裝置通常工作在地下千米以下的環(huán)境，地質(zhì)條件惡劣，本發(fā)明實施例通過監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極來確定磁鐵位置和運行距離，在實現(xiàn)時，通過霍爾傳感器來監(jiān)測該信號，監(jiān)則到的信號通過控制器識別后生成相關(guān)控制電氣元件的控制指令，實現(xiàn)電氣元件的打開與閉合，完成當前的運行控制。
[0026]上述控制器可以包括:單片機芯片及其外圍電路、逆變及驅(qū)動單元、電壓電流和溫度檢測單元以及保護電路等硬件，在此基礎(chǔ)上，還可以包括:單片機主程序、中斷服務(wù)程序及控制子程序等軟件程序。該控制系統(tǒng)主要用于電磁數(shù)控機組電機在低頻范圍內(nèi)運行，其主要功能是給電磁數(shù)控機組提供驅(qū)動電源、運行參數(shù)設(shè)定、運行狀態(tài)監(jiān)測與顯示、運行過程控制和為系統(tǒng)提供安全保護等。
[0027]上述控制器可任意按要求調(diào)整設(shè)定電機的運行速度，可以任意調(diào)整沖程、沖次，以達到較為合理的開采原油的目的，不僅做到長沖程、小沖次，還可以根據(jù)設(shè)定的參數(shù)實現(xiàn)智能采油，提升了控制的可靠性。
[0028]上述控制器通過對磁性電機(即上述電磁電機)間歇性供電，降低了實際功率的消耗，達到節(jié)能的目的。
[0029]上述采油裝置配套的抽油泵，將常規(guī)抽油泵的固定凡爾設(shè)計在泵筒上部，泵筒內(nèi)的柱塞上、下各有一個游動凡爾，由磁性電機提供動力。
[0030]對應(yīng)于上述方法，本發(fā)明實施例還提供了一種控制器，該控制器用于控制無桿采油裝置運行，參見圖2，該裝置包括以下模塊:
[0031]監(jiān)測信號獲取模塊22，用于通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，該霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處，例如:無桿采用裝置的頂部或底部；
[0032]磁鐵參數(shù)確定模塊24，用于根據(jù)監(jiān)測信號獲取模塊22監(jiān)測到的信號確定磁鐵的運行距離；[0033]運行控制模塊26，用于根據(jù)磁鐵參數(shù)確定模塊24確定的上述磁鐵的運行距離和無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。
[0034]本實施例的控制器通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號，進而確定磁鐵的運行距離，并基于此控制與電磁電機連接的電氣元件打開或閉合，使無桿采油裝置合理高效地運行。
[0035]上述磁鐵參數(shù)確定模塊24包括:位置確定單元，用于當接收到霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到磁鐵的S極或N極信號時，確定磁鐵位于無桿采油裝置的固定位置；運行距離確定單元，用于根據(jù)位置確定單元監(jiān)測到磁鐵位于固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定磁鐵的運行距離。
[0036]優(yōu)選地，上述運行控制模塊26包括:上行控制單元，用于當監(jiān)測到磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，控制與電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合；下行控制單元，用于當監(jiān)測到磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，控制反向電流開關(guān)打開，然后控制正向電流開關(guān)閉合。
[0037]以上實施例的控制器通過控制電磁電機間歇性供電，降低了實際功率的消耗，達到節(jié)能的目的。
[0038]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制無桿采油裝置運行的方法，其特征在于，包括: 控制器通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，所述霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處； 所述控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定所述磁鐵的運行距離； 所述控制器根據(jù)所述磁鐵的運行距離和所述無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與所述電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)監(jiān)測到的信號確定所述磁鐵的運行距離包括: 當所述控制器接收到所述霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到所述磁鐵的S極或N極信號時，確定所述磁鐵位于所述無桿采油裝置的所述固定位置；根據(jù)監(jiān)測到磁鐵位于所述固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定所述磁鐵的運行距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述磁鐵的運行距離和所述無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與所述電磁電機連接的電氣元件打開或閉合包括: 當監(jiān)測到所述磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，所述控制器控制與所述電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與所述電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合； 當監(jiān)測到所述磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，所述控制器控制所述反向電流開關(guān)打開，然后控制所述正向電流開關(guān)閉合。
4.一種控制器，其特征在于，所述控制器用于控制無桿采油裝置運行，其包括: 監(jiān)測信號獲取模塊，用于通過霍爾傳感器監(jiān)測電磁電機的磁鐵的S極或N極信號；其中，所述霍爾傳感器設(shè)置在無桿采油裝置的固定位置處； 磁鐵參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)監(jiān)測信號獲取模塊監(jiān)測到的信號確定所述磁鐵的運行距離； 運行控制模塊，用于根據(jù)所述磁鐵參數(shù)確定模塊確定的所述磁鐵的運行距離和所述無桿采油裝置的設(shè)定參數(shù)控制與所述電磁電機連接的電氣元件打開或閉合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，所述磁鐵參數(shù)確定模塊包括: 位置確定單元，用于當接收到所述霍爾傳感器反饋已監(jiān)測到所述磁鐵的S極或N極信號時，確定所述磁鐵位于所述無桿采油裝置的所述固定位置； 運行距離確定單元，用于根據(jù)所述位置確定單元監(jiān)測到磁鐵位于所述固定位置的次數(shù)或監(jiān)測時長確定所述磁鐵的運行距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，所述運行控制模塊包括: 上行控制單元，用于當監(jiān)測到所述磁鐵上行的運行距離達到設(shè)定距離時，控制與所述電磁電機連接的正向電流開關(guān)打開；然后控制與所述電磁電機連接的反向電流開關(guān)閉合；下行控制單元，用于當監(jiān)測到所述磁鐵下行沖擊彈簧觸發(fā)的電流增大信號后，控制所述反向電流開關(guān)打開，然后控制所述正向電流開關(guān)閉合。
【文檔編號】E21B43/12GK103939063SQ201410203072
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】劉廣東, 鐘克新, 鐘維軍, 陳來平, 李婧菲 申請人:東營市凌通石油機械制業(yè)有限責任公司