本實(shí)用新型屬于采油設(shè)備領(lǐng)域，具體說是一種強(qiáng)魯棒性抗干擾采油節(jié)能控制器。

背景技術(shù)：

在石油開采過程中，為了保證抽油機(jī)的啟動(dòng)要求和在運(yùn)行時(shí)有足夠的過載能力，通常開關(guān)磁阻電機(jī)的裝機(jī)功率較大，其抽油沖次(單位時(shí)間內(nèi)抽油次數(shù))較高，而開關(guān)磁阻電機(jī)正常工作時(shí)均以輕載運(yùn)行，因此造成抽油機(jī)與開關(guān)磁阻電機(jī)的荷載匹配不合理，加之油井逐漸老化，供液能力不斷下降，抽油沖次不變，抽油機(jī)輕載工作中存在著不同程度的“泵空”和“干抽”情況，這種“大馬拉小車”的現(xiàn)象不僅造成了抽油機(jī)功率因數(shù)的降低，抽油無效行程增加，浪費(fèi)大量電能，而且使抽油設(shè)備損耗加大，維護(hù)費(fèi)用增加。

中國專利CN200620079003.X公開一種智能采油控制器，包括設(shè)置在油井內(nèi)的傳感器，傳感器的輸出端與放大濾波電路的輸入端相連接，放大濾波電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與中央控制器的輸入端相連接，中央控制器的輸出端通過繼電器與抽油機(jī)相連接。本實(shí)用新型通過智能控制器自動(dòng)測(cè)知油井的實(shí)際工作參數(shù)，當(dāng)抽油機(jī)處于相對(duì)輕載即半撈或空撈時(shí)停止工作，只有當(dāng)油井內(nèi)液體的蓄積量能夠滿足再次連續(xù)滿抽的條件時(shí)，才啟動(dòng)運(yùn)行，這樣既保證抽油機(jī)有較高的充滿度，減少低效和無效空抽，同時(shí)也使抽油機(jī)由固定不變的機(jī)械運(yùn)行變?yōu)榭焖賱?dòng)態(tài)響應(yīng)的智能運(yùn)行，徹底解決油田空抽、低效率、做無用功等問題，達(dá)到降低抽油機(jī)的機(jī)械磨損與節(jié)約能源的目的。其存在的不足是該控制器屬于間歇性抽油，等液面達(dá)到一定量以后再抽，液面不足的時(shí)候就停止等待。這樣的間抽問題很大，主要是停時(shí)間長了會(huì)造成卡泵，卡了以后很難處理，需要加熱等技術(shù)來降低原油的粘稠度才能繼續(xù)抽油。達(dá)不到液面量會(huì)停止運(yùn)行，屬于間斷供電。斷續(xù)供電技術(shù)是一種開關(guān)磁阻電機(jī)間斷供電方法。其控制原理就是在不同時(shí)段根據(jù)系統(tǒng)是需要切斷或控制開關(guān)磁阻電機(jī)通電，使開關(guān)磁阻電機(jī)不需要輸出的時(shí)候停止供電，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。缺點(diǎn)：由于斷續(xù)電控制方式使開關(guān)磁阻電機(jī)處于不停處于啟停掉運(yùn)行狀態(tài)，電流沖擊對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)存在傷害，同時(shí)抽油機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械沖擊也比較大，抽油機(jī)井管理難度大，存在一定安全隱患，停機(jī)時(shí)易造成卡泵后冬季凝管線。

中國專利申請(qǐng)CN201210298110.1公開了一種抽油機(jī)智能控制系統(tǒng)。其技術(shù)方案是：包括變頻器、可編程控制器及人機(jī)界面，其中可編程控制器分別連接變頻器、載荷傳感器和接近開關(guān)。本實(shí)用新型能夠根據(jù)抽油機(jī)載荷的變化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)，電參數(shù)等，抽油機(jī)在光桿下行受阻時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)下行沖次，達(dá)到速度自動(dòng)保護(hù)的功能，還能夠根據(jù)油井載荷變化無級(jí)自適應(yīng)調(diào)速，并顯示油井的示功圖和電流圖。其存在的不足是檢測(cè)光桿的阻力和次數(shù)只能檢測(cè)抽油機(jī)工作狀態(tài)，不能改變抽油機(jī)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)的功能。

中國專利CN201320598645.0公開了一種游梁式抽油機(jī)多參數(shù)回饋動(dòng)態(tài)控制裝置。本實(shí)用新型主要針對(duì)游梁式抽油機(jī)啟動(dòng)困難、能耗高、載荷沖擊大等問題而研制的，它主要由控制器1、變頻器2、斷路器3、互感器4、接觸器I5、接觸器II6、接線端子7、速度傳感器8、載荷傳感器9、位移傳感器10、電參測(cè)試傳感器11組成。本實(shí)用新型具有降低驅(qū)動(dòng)裝置與傳動(dòng)裝置裝機(jī)功率，提升整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率，提高系統(tǒng)安全性等優(yōu)點(diǎn)。其存在的不足是通過載荷傳感器9和位移傳感器10采集抽油機(jī)工作狀態(tài)，不能改變抽油機(jī)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種全面監(jiān)測(cè)抽油機(jī)工作參數(shù)，適應(yīng)性強(qiáng)的強(qiáng)魯棒性抗干擾采油節(jié)能控制器。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：強(qiáng)魯棒性抗干擾采油節(jié)能控制器，包括連接采油機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)的供電線路設(shè)置功率變換器和空氣開關(guān)連接直流供電系統(tǒng)，其特征在于：開關(guān)磁阻電機(jī)和功率變換器之間的供電線路上設(shè)置電流傳感器、電壓傳感器、功率檢測(cè)器，開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測(cè)器，電流傳感器、電壓傳感器、功率檢測(cè)器和轉(zhuǎn)速檢測(cè)器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接處理器，把開關(guān)磁阻電機(jī)的工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入處理器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示；

處理器設(shè)置顯示器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)恢復(fù)器和通訊接口；

處理器的輸出端連接功率變換器的控制端；

處理器控制功率變換器的觸發(fā)信號(hào)，控制開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)和轉(zhuǎn)速，通過周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)周期性采油。

所述的處理器的數(shù)據(jù)端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接旋啟靶流量計(jì)，旋啟靶流量計(jì)設(shè)置在油井出油管上。

所述的旋啟靶流量計(jì)分別設(shè)置在井口出油管和井內(nèi)出油管中部。

所述的處理器的數(shù)據(jù)端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接光桿位移傳感器和光桿載荷傳感器。

所述的周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率是指根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作參數(shù)，調(diào)整不同工況下一個(gè)周期內(nèi)抽汲次數(shù)。

所述的周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率是指根據(jù)供電高峰期，調(diào)整不同供電時(shí)間段的固定周期內(nèi)抽汲次數(shù)。

所述的通訊接口采用數(shù)據(jù)載波接口。數(shù)據(jù)載波接口連接通訊線纜?；蛘邤?shù)據(jù)載波接口連接直流供電系統(tǒng)，利用直流供電系統(tǒng)的線纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。

本實(shí)用新型強(qiáng)魯棒性抗干擾采油節(jié)能控制器所具有的有益效果是：通過周期性改變抽油機(jī)抽汲速率，實(shí)現(xiàn)高適應(yīng)性，自我調(diào)節(jié)，不停機(jī)周期性采油。即60分鐘為一個(gè)周期一天24個(gè)循環(huán)周期，在一個(gè)周期內(nèi)依據(jù)油井的實(shí)際日產(chǎn)液量設(shè)定30分鐘階梯式(沖數(shù)逐漸下降)變參數(shù)高效排液期和30分鐘變參數(shù)低速恢復(fù)期；30分鐘變參數(shù)高效排液期24個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的累計(jì)泵理論排量確保實(shí)現(xiàn)泵效達(dá)到50％以上；30分鐘變參數(shù)低速恢復(fù)期24個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的累計(jì)泵理論排量遠(yuǎn)低于油井地層的實(shí)際供量確保油井液面得到充分恢復(fù)；實(shí)現(xiàn)力油井動(dòng)液面、產(chǎn)量的基本穩(wěn)定、不發(fā)生凍井、卡井等問題，在機(jī)械采油井大幅度節(jié)能降耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型的原理方框圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：

如圖1所示，強(qiáng)魯棒性抗干擾采油節(jié)能控制器，包括連接采油機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)的供電線路設(shè)置功率變換器和空氣開關(guān)連接直流供電系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機(jī)和功率變換器之間的供電線路上設(shè)置電流傳感器、電壓傳感器、功率檢測(cè)器，開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測(cè)器，電流傳感器、電壓傳感器、功率檢測(cè)器和轉(zhuǎn)速檢測(cè)器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接處理器，把開關(guān)磁阻電機(jī)的工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入處理器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示；

處理器設(shè)置顯示器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)恢復(fù)器和通訊接口；

處理器的輸出端連接功率變換器的控制端；

處理器控制功率變換器的觸發(fā)信號(hào)，控制開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)和轉(zhuǎn)速，通過周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)周期性采油。

通訊接口采用數(shù)據(jù)載波接口。

周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率是指根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作參數(shù)，調(diào)整不同工況下一個(gè)周期內(nèi)抽汲次數(shù)。也可以是周期性改變開關(guān)磁阻電機(jī)控制抽油機(jī)抽汲速率是指根據(jù)供電高峰期，調(diào)整不同供電時(shí)間段的固定周期內(nèi)抽汲次數(shù)。

通過控制功率變換器的觸發(fā)信號(hào)，控制開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)和轉(zhuǎn)速，以便調(diào)整開關(guān)磁阻電機(jī)輸出功率，減少開關(guān)磁阻電機(jī)的鐵損和銅損，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。通過電壓、電流和有功功率傳感器把開關(guān)磁阻電機(jī)的工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成0～5V的電壓信號(hào)，經(jīng)過12位A/D轉(zhuǎn)換器MAX197進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入DSP微處理器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)所檢測(cè)到的開關(guān)磁阻電機(jī)工作電流和有功功率的變化，實(shí)時(shí)判斷開關(guān)磁阻電機(jī)的載荷大小和工況。通過周期性改變抽油機(jī)抽汲速率，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)周期性采油。既60分鐘為一個(gè)周期一天24個(gè)循環(huán)周期，在一個(gè)周期內(nèi)依據(jù)油井的實(shí)際日產(chǎn)液量設(shè)定30分鐘階梯式(沖數(shù)逐漸下降)變參數(shù)高效排液期和30分鐘變參數(shù)低速恢復(fù)期；30分鐘變參數(shù)高效排液期24個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的累計(jì)泵理論排量確保實(shí)現(xiàn)泵效達(dá)到50％以上；30分鐘變參數(shù)低速恢復(fù)期24個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的累計(jì)泵理論排量遠(yuǎn)低于油井地層的實(shí)際供量確保油井液面得到充分恢復(fù)。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，處理器的數(shù)據(jù)端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接旋啟靶流量計(jì)，旋啟靶流量計(jì)設(shè)置在油井出油管上。根據(jù)需要旋啟靶流量計(jì)分別設(shè)置在井口出油管和井內(nèi)出油管中部。

旋啟靶流量計(jì)作為井口液體量變化監(jiān)測(cè)裝置，該裝置將電信號(hào)發(fā)送給控制裝置的邏輯分析判斷單元，邏輯分析判斷單元通過對(duì)接受的電信號(hào)的邏輯分析，判斷油井是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，并將判斷結(jié)果傳送給執(zhí)行控制單元，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)不停機(jī)變工作參數(shù)連續(xù)周期性采油,其穩(wěn)定、節(jié)能原理通過控制器基于油井的實(shí)際產(chǎn)液量把以往供液不足被動(dòng)的間抽方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛宰児ぷ鲄?shù)的連續(xù)高效運(yùn)行，通過優(yōu)化泵徑、沖程、沖數(shù)、變沖數(shù)生產(chǎn)時(shí)間四參數(shù)與能耗關(guān)系，并依據(jù)油井實(shí)際日產(chǎn)液量確定抽油機(jī)不同抽汲速率合理運(yùn)行周期，在保證產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械采油井大幅度節(jié)能降耗。

實(shí)施例3：

在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，處理器的數(shù)據(jù)端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接光桿位移傳感器和光桿載荷傳感器。

通過增加光桿位移傳感器和光桿載荷傳感器的運(yùn)行參數(shù)作為另外的控制量和出油管出油數(shù)據(jù)一起作為閉環(huán)控制參數(shù)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)魯棒性和品質(zhì)魯棒性。

具體實(shí)驗(yàn)證明能夠?qū)崿F(xiàn)：

主要技術(shù)性能指標(biāo)：

周期性變參數(shù)連續(xù)運(yùn)行控制；

適用于各種型號(hào)開關(guān)磁阻電機(jī)的(電機(jī)11KW-55KW)游梁式抽油機(jī)，

適應(yīng)電壓380伏、660伏變換后的直流供電系統(tǒng)；

抽油機(jī)單井能耗計(jì)量,精度等級(jí)0.5級(jí)，倍率10倍；

抽油井運(yùn)行電流監(jiān)測(cè)(電流表)，精度等級(jí)0.5級(jí)

記錄累計(jì)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間(h)；

智能運(yùn)行和油井測(cè)試、生產(chǎn)作業(yè)排液模式轉(zhuǎn)化及復(fù)位；

油井變參數(shù)運(yùn)行周期智能化系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行軟件。

節(jié)電率35％-50％，提高泵效到50％以上。

電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)冷系統(tǒng)、控制和保護(hù)。

過載、缺相、斷路保護(hù)和復(fù)位

檢測(cè)數(shù)據(jù)：

變頻風(fēng)扇24H耗能6-8度

理論耗能47+8＝55度

節(jié)能率(140-55)/140＝60％。