專利名稱：抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)
一、 技術(shù)領(lǐng)域-
本實(shí)用新型涉及一種油田檢測控制設(shè)備，特別涉及一種抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)。
二、 背景技術(shù)
國內(nèi)外原油生產(chǎn)公司追求的目標(biāo)是提高原油產(chǎn)量，降低采油成本。對于抽油機(jī)井 來說，就是要優(yōu)選抽汲參數(shù)(主要是泵徑、沖程、沖次)，使抽出的液量和井下供液能力 相協(xié)調(diào)。當(dāng)供液量大時(shí)多抽快抽；供液量少時(shí)少抽慢抽。如果抽出的液量少于井下的供 液量，則沒有充分發(fā)揮抽油機(jī)井的產(chǎn)能，減少了產(chǎn)液量；如果抽出液量的能力大于井下 的供液量，則浪費(fèi)電力，加劇抽油機(jī)采油系統(tǒng)的磨損，還會發(fā)生液擊(抽油泵的柱塞打 擊液面)等負(fù)面影響，這就使抽油桿和抽油泵的使用壽命降低，增加了更換抽油桿和抽 油泵的費(fèi)用和油井作業(yè)費(fèi)用，增加了采油成本。
要保證抽油機(jī)井安全高效運(yùn)行，就要經(jīng)常檢測抽油機(jī)井的工作參數(shù)，經(jīng)過分析，自 動控制這些參數(shù)。令抽油機(jī)井采油系統(tǒng)和供油地層處于協(xié)調(diào)的工況狀態(tài)。國內(nèi)外抽油機(jī) 井在生產(chǎn)和維護(hù)過程中，存在的主要問題是抽油機(jī)井工作參數(shù)的檢測和控制脫節(jié)。我國 大多數(shù)抽油井，是技術(shù)人員到抽油機(jī)井進(jìn)行檢測，把檢測結(jié)果帶回辦公室分析，幾天后 再到井場進(jìn)行調(diào)試。由于井下情況不斷發(fā)生變化，因此，這樣調(diào)試達(dá)不到預(yù)期的效果。
三、 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種抽油機(jī)井智能檢測 控制系統(tǒng)，能對抽油機(jī)井自動檢測和控制。
其技術(shù)方案是由檢測系統(tǒng)、分析和控制系統(tǒng)組成；所述的檢測系統(tǒng)包括抽油機(jī)示 功圖測試儀、抽油機(jī)液位測試儀、抽油機(jī)功率測試儀、流量計(jì)和壓力計(jì)，分別將檢測到 的抽油井示功圖，動液面的高度、電機(jī)的功率、產(chǎn)液量、套管壓力和油管壓力，通過數(shù) 據(jù)總線或無線通訊輸入到分析和控制系統(tǒng)中，進(jìn)而控制抽油機(jī)馬達(dá)，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次， 使調(diào)節(jié)后的抽油井處于最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)。
上述的分析和控制系統(tǒng)采用智能變頻控制系統(tǒng)或間抽控制系統(tǒng)，其中，智能變頻控 制系統(tǒng)不僅具有過載、欠載、三相電流不平衡、短路、缺相、過電壓、欠電壓等多種保 護(hù)功能，而且當(dāng)檢測到電機(jī)處于輕載狀態(tài)時(shí)可以切斷變頻器電源節(jié)能，再次送電時(shí)對電 網(wǎng)沒有沖擊。智能變頻控制系統(tǒng)可以根據(jù)采油系統(tǒng)工況狀態(tài)分析的結(jié)果，作出相應(yīng)的參 數(shù)修定。
上述的智能變頻控制系統(tǒng)智能變頻控制系統(tǒng)由RS485現(xiàn)場通訊總線、DSP信號處理 模塊、顯示操作盒、IGBT驅(qū)動模塊和DSP信號處理模塊組成；RS485現(xiàn)場通訊總線用 于DSP信號處理模塊連接抽油機(jī)液位測試儀，抽油機(jī)功率測試儀，流量計(jì)和壓力計(jì)，通 過MODBUS通訊協(xié)議，DSP信號處理模塊能夠存取各儀表的數(shù)據(jù)；DSP信號處理模塊由TMS320F2812DSP及外圍器件組成；顯示操作盒由led顯示器，按鍵組成，完成信息 顯示，參數(shù)輸入功能；IGBT驅(qū)動模塊是DSP信號處理模塊控制IGBT通斷接口，起到強(qiáng) 弱電隔離，控制信號放大作用。
上述的智能變頻控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有無線通訊接口，無線通訊接口連接無線傳輸模塊和 GPRS模塊，用于DSP信號處理模塊連接無線通訊設(shè)備。
上述的智能變頻控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有USB通訊接口， USB通訊接口是DSP信號處理模 塊對外數(shù)據(jù)交換接口，用戶可以通過此插usb盤來讀取數(shù)據(jù)。
上述的抽油機(jī)功率測試儀采用0SGC3 — 1便攜式油井功率測試儀。。
其中，變頻器液晶顯示屏左邊由上至下順序顯示已經(jīng)存儲的若干個(gè)不同頻率的示功 圖、產(chǎn)液量和耗電量，也存儲有便于對照用的典型示功圖，同時(shí)還可以看到三相電壓、 三相電流、有功功率，無功功率、視在功率、功率因數(shù)等各種電參數(shù)以及井口井液的溫 度、套管壓力、油管壓力、流量等一系列數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過無線通訊傳輸?shù)讲捎?廠的控制中心。
本實(shí)用新型的有益效果是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通訊技術(shù)，將抽油機(jī)井檢測設(shè)備 和控制設(shè)備有機(jī)結(jié)合，解決了以往抽油井檢測與控制脫節(jié)的矛盾，采用抽油機(jī)智能變頻 控制裝置和智能間抽控制裝置，提高了抽油井液面和抽油泵的充滿系數(shù)，達(dá)到了提高產(chǎn) 液量和節(jié)電的目的；避免發(fā)生空抽和"液擊"，延長了抽油桿和抽油泵的使用壽命，延長 了檢泵周期，節(jié)省了更換抽油桿和抽油泵的費(fèi)用和油井作業(yè)費(fèi)，降低了采油成本。


附圖1是本實(shí)用新型的原理方框附圖2是智能變頻器控制器原理方框附圖3是智能變頻器控制器IGBT驅(qū)動電原理附圖4是抽油機(jī)井正常的示功附圖5是抽油機(jī)井供液不足的示功圖。
五具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖l一5，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述
主要由檢測系統(tǒng)、分析和控制系統(tǒng)組成；所述的檢測系統(tǒng)包括抽油機(jī)示功圖測試儀、 抽油機(jī)液位測試儀、抽油機(jī)功率測試儀、流量計(jì)和壓力計(jì)，分別將檢測到的抽油井示功 圖，動液面的高度、電機(jī)的功率、產(chǎn)液量、套管壓力和油管壓力，通過數(shù)據(jù)總線輸入到 分析和控制系統(tǒng)中，進(jìn)而控制抽油機(jī)馬達(dá)，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，使調(diào)節(jié)后抽油井處于理 想的運(yùn)行狀態(tài)。
其具體工作過程如下首先將檢測到的抽油井示功圖，動液面的高度，電機(jī)的功率， 產(chǎn)液量，套管壓力，油管壓力，通過RS485現(xiàn)場總線輸入到智能變頻控制器中；以及這口抽油機(jī)井的泵徑，沖程、沖次，泵掛深度、油管尺寸等參數(shù)通過顯示操作盒輸入到智 能變頻控制器中。利用分析系統(tǒng)的分析軟件，并根據(jù)這口井的工作參數(shù)提供一種或幾種 比較理想的示功圖。圖4是正常的示功圖，抽油泵充滿系數(shù)為100%，其外形接近平行四 邊形。如果井下供液不足，其示功圖如圖5的實(shí)線圖形所示，其主要特點(diǎn)是圖形的右 下角往里陷。分析軟件還根據(jù)這口井的實(shí)際參數(shù)，畫出一個(gè)或幾個(gè)這口井比較理想的示 功圖(如圖5的虛線圖形)。發(fā)現(xiàn)示功圖供液不足時(shí)，抽油機(jī)智能變頻控制裝置啟動，調(diào) 節(jié)抽油機(jī)的沖次，使調(diào)節(jié)后抽油井的實(shí)際示功圖接近理想的示功圖；達(dá)到提高抽油泵充 滿系數(shù)的目的。該系統(tǒng)最大特點(diǎn)在于現(xiàn)場操作人員可以利用變頻器液晶屏顯示的功圖圖 形直觀的調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速；同時(shí)通過無線遠(yuǎn)傳模塊，把數(shù)據(jù)傳到管理中心，工程師利用 計(jì)算機(jī)可以分析每口油井是否處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，如不是處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，可遠(yuǎn)程調(diào) 參，調(diào)參后的結(jié)果可從計(jì)算機(jī)上反饋出來，這樣可確保每口油井二十四小時(shí)始終處于控 制中心監(jiān)控之下，每口油井始終處于比較理想的運(yùn)行狀態(tài)。
智能變頻器控制器的工作原理如下(參照附圖2):
由RS485現(xiàn)場通訊總線，無線通訊接口， USB通訊接口， DSP信號處理模塊,顯示操 作盒,IGBT驅(qū)動模塊，DSP信號處理模塊組成。RS485現(xiàn)場通訊總線是DSP信號處理模塊 連接油井液位測試儀，OSGC3 — l便攜式油井功率測試儀，流量計(jì)和壓力計(jì)現(xiàn)場儀表， 通過MODBUS通訊協(xié)議，DSP信號處理模塊能夠存取各儀表的數(shù)據(jù)。無線通訊接口是 DSP信號處理模塊連接無線通訊設(shè)備的，連接無線傳輸模塊和GPRS模塊。無線傳輸模 塊用于DSP信號處理模塊和抽油井示功圖測試儀之間無線通訊用的；GPRS模塊用于DSP 信號處理模塊和控制中心之間無線通訊用的。USB通訊接口是DSP信號處理?！揽紝ν鈹?shù) 據(jù)交換接口，用戶可以通過此插usb盤來讀取數(shù)據(jù)。DSP信號處理模塊是整個(gè)智能控制 器核心，由TMS320F2812DSP及外圍器件組成。顯示操作盒由led顯示器，按鍵組成。 完成信息顯示，參數(shù)輸入功能。IGBT驅(qū)動模塊是DSP信號處理模塊控制IGBT通斷接口 ， 起到強(qiáng)弱電隔離，控制信號放大作用。
智能變頻器控制器的IGBT驅(qū)動電原理參照附圖3:
Ul為M57962AL厚膜集成電路，A、 K管腳分別為DSP信號處理模塊發(fā)出的驅(qū)動信 號輸入端+ ，驅(qū)動信號輸入端—。PC1為PC421光耦，F(xiàn)ALT管腳指示M57962AL有無 故障。Pl為DC/DC模塊輸入24VDC，輸出+ 15VDC和-5VDC,輸入輸出之間隔離。工作 過程為由Pl提供M57962AL電源，DSP信號處理模塊控制M57962AL輸出管腳VOUT 高低。當(dāng)A管腳為高電平時(shí)，V0UT輸出+ 15VDC，通過Rg使IGBT導(dǎo)通；當(dāng)A管腳為 低電平時(shí)，VOUT輸出一 5VDC ，通過Rg使IGBT關(guān)斷。當(dāng)IGBT出現(xiàn)故障時(shí)，通過D1 ,DZ 1 傳導(dǎo)到M57962AL的DP管腳上，使FALTOUT管腳輸出高電平，R2使PC1導(dǎo)通，故障 信號通過PC1的FALT管腳連接DSP信號處理模塊，使DSP信號處理模塊及時(shí)做出保護(hù) 動作反應(yīng)。
權(quán)利要求1、一種抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是由檢測系統(tǒng)、分析和控制系統(tǒng)組成；所述的檢測系統(tǒng)包括抽油機(jī)示功圖測試儀、抽油機(jī)液位測試儀、抽油機(jī)功率測試儀、流量計(jì)和壓力計(jì)，分別將檢測到的抽油井示功圖，動液面的高度、電機(jī)的功率、產(chǎn)液量、套管壓力和油管壓力，通過數(shù)據(jù)總線或無線通訊輸入到分析和控制系統(tǒng)中，進(jìn)而控制抽油機(jī)馬達(dá)，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，使調(diào)節(jié)后的抽油井處于最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是所述的分析和控 制系統(tǒng)采用智能變頻控制系統(tǒng)或間抽控制系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是所述的智能變頻控制系統(tǒng)由RS485現(xiàn)場通訊總線、DSP信號處理模塊、顯示操作盒、IGBT驅(qū)動模塊和 DSP信號處理模塊組成；RS485現(xiàn)場通訊總線用于DSP信號處理模塊連接抽油機(jī)液位測試儀，抽油機(jī)功率測 試儀，流量計(jì)和壓力計(jì)，通過MODBUS通訊協(xié)議，DSP信號處理模塊能夠存取各儀表 的數(shù)據(jù)；DSP信號處理模塊由TMS320F2812DSP及外圍器件組成； 顯示操作盒由lcd顯示器，按鍵組成，完成信息顯示，參數(shù)輸入功能； IGBT驅(qū)動模塊是DSP信號處理模塊控制IGBT通斷接口，起到強(qiáng)弱電隔離，控制信 號放大作用。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是所述的智能變頻 控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有無線通訊接口 ，無線通訊接口連接無線傳輸模塊和GPRS?！姥耄糜贒SP 信號處理模塊連接無線通訊設(shè)備。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是所述的智能變頻 控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有USB通訊接口 ， USB通訊接口是DSP信號處理模塊對外數(shù)據(jù)交換接口 ， 用戶可以通過此插usb盤來讀取數(shù)據(jù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)，其特征是所述的抽油 機(jī)功率測試儀采用OSGC3 —1便攜式油井功率測試儀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種油田檢測控制設(shè)備，特別涉及一種抽油機(jī)井智能檢測控制系統(tǒng)。其技術(shù)方案是由檢測系統(tǒng)、分析和控制系統(tǒng)組成；所述的檢測系統(tǒng)包括抽油機(jī)示功圖測試儀、抽油機(jī)液位測試儀、抽油機(jī)功率測試儀、流量計(jì)和壓力計(jì)，分別將檢測到的抽油井示功圖，動液面的高度、電機(jī)的功率、產(chǎn)液量、套管壓力和油管壓力，通過數(shù)據(jù)總線或無線通訊輸入到分析和控制系統(tǒng)中，進(jìn)而控制抽油機(jī)馬達(dá)，調(diào)節(jié)抽油機(jī)的沖次，使調(diào)節(jié)后的抽油井處于最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)。有益效果是提高了抽油井液面和抽油泵的充滿系數(shù)，達(dá)到了提高產(chǎn)液量和節(jié)電的目的；避免發(fā)生空抽和“液擊”，延長了抽油桿和抽油泵的使用壽命，延長了檢泵周期。
文檔編號G05B19/418GK201307238SQ20082022470
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者吳則中, 張寶軍, 王秀勇, 榮聚弟 申請人:張寶軍