專利名稱：一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及抽油機自動控制領(lǐng)域，特別涉及一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般抽油機控制均未設(shè)計電氣調(diào)速功能，電機均按額定速度運行，抽油機調(diào)參一般采用更換皮帶輪、加大減速比或更換極數(shù)更高的電機等方法，需要額外增加配件和設(shè)備投資，人工和管理費用也相應(yīng)增加；此外油藏開發(fā)是一個動態(tài)的過程，受目前現(xiàn)有技術(shù)裝備及自動化水平限制，泵徑、沖程、沖次的調(diào)整是不連續(xù)的，常出現(xiàn)調(diào)參不及時，運行參數(shù)不合理的現(xiàn)象，既耗費人力，也不能達到最佳效果。目前國內(nèi)使用的變頻調(diào)速裝置用的是專用的定子變頻器，且都安裝在井場調(diào)速控制只能在井場完成，還沒有實現(xiàn)在站點、中心控制室的遠程控制，不能很好的監(jiān)控抽油機的運行狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容為了結(jié)合油井出液規(guī)律，實時遠程智能調(diào)節(jié)抽油機井沖次，實現(xiàn)抽油機井無級調(diào)速，最大限度的滿足油井供排協(xié)調(diào)，并通過降低抽油機井沖次達到節(jié)能降耗、提高泵效和機采系統(tǒng)效率的目的，本實用新型實施例提供了一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下一方面，提供了一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其包括油井控制裝置，所述油井控制裝置包括井場數(shù)據(jù)采集單元，用于采集所測油井的光桿載荷信息和光桿位移信息；遠程測控終端RTU，同所述井場數(shù)據(jù)采集單元連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸；轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，同所述遠程測控終端RTU連接，其包括用于邏輯控制抽油機電機轉(zhuǎn)速的微處理器；其特征在于，所述系統(tǒng)還包括遠程中心站點，用于同所述遠程測控終端RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述遠程中心站點包括油井工況分析模塊，同遠程測控終端RTU連接，用于將所采集到的光桿載荷和光桿位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成泵功圖；油井參數(shù)優(yōu)化模塊，用于將油井工況分析模塊所轉(zhuǎn)化的泵功圖進行功圖識別，并優(yōu)化出合理沖次；遠程調(diào)速模塊，同所述遠程測控終端RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，工作時，井場數(shù)據(jù)采集單元將采集到的光桿載荷位移數(shù)據(jù)傳輸至遠程測控終端 RTU,所述遠程測控終端RTU將數(shù)據(jù)傳輸至遠程中心站點，遠程中心站點對所測油井數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化得出優(yōu)化沖次，并將優(yōu)化的抽汲沖次指令遠程傳輸至所述遠程測控終端RTU， 所述遠程測控終端RTU再將沖次指令傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元改變抽油機的沖次。
3[0013]進一步，所述油井控制裝置還包括沖次檢測單元，所述沖次檢測單元包括優(yōu)化沖次檢測模塊，用于檢測經(jīng)所述遠程中心站點優(yōu)化的抽油機抽汲沖次；本地沖次檢測模塊，用于檢測當前抽油機運行的抽汲沖次；所述本地沖次檢測模塊和優(yōu)化沖次檢測模塊所檢測到的抽汲沖次被傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，經(jīng)所述微處理器進行邏輯判斷后并控制抽油機的沖次。所述遠程中心站點同所述遠程測控終端RTU通過有線或無線網(wǎng)橋方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。所述井場數(shù)據(jù)采集單元包括置于抽油機上的載荷傳感器和位移傳感器。所述遠程調(diào)速模塊包括遠程啟停模塊，同所述遠程測控終端RTU連接，用于遠程指令控制抽油機的啟動
與停止；調(diào)速模塊，用于遠程指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，實現(xiàn)對抽油機電機轉(zhuǎn)速的調(diào)整。所述調(diào)速模塊包括遠程檢測單元，用于遠程檢測所測抽油機實際運行沖次，并將所測信息顯示出來；遠程調(diào)速單元，同遠程測控終端RTU實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)連接，用于遠程指令調(diào)節(jié)所測抽油機的沖次。另一方面，抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速方法，所述方法包括，通過油井控制裝置獲取所測油井的光桿載荷和光桿位移數(shù)據(jù)，并將獲取數(shù)據(jù)傳輸至遠程中心站點；遠程中心站點結(jié)合所測油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對油井進行工況分析和參數(shù)優(yōu)化； 遠程中心站點將優(yōu)化后所得的抽汲沖次回傳至油井控制裝置，并指令油井控制裝置控制抽油機的抽汲沖次。油井控制裝置獲取遠程中心站點回傳的優(yōu)化沖次后，并對優(yōu)化前和優(yōu)化后的抽油機抽汲沖次進行邏輯判斷，若經(jīng)優(yōu)化的抽汲沖次同優(yōu)化前的抽汲沖次不一致時，指令油井控制裝置通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子變頻器上斬波器中的占空比實現(xiàn)無級調(diào)速；若優(yōu)化沖次與優(yōu)化前沖次一致，則按優(yōu)化前沖次繼續(xù)運行。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是本實用新型實施例在不改變皮帶輪大小的基礎(chǔ)上，根據(jù)實測功圖判斷油井供液情況，自動分析合理抽汲參數(shù)(沖次)。當油井供液能力發(fā)生變化，系統(tǒng)也將及時自動調(diào)整抽汲參數(shù)(沖次)，同時通過逆變裝置回饋能量。本實用新型采用遠程控制調(diào)速，極大減輕了工人的勞動強度，改變了過去對抽油機井的“監(jiān)而不控”的管理方式，同時實現(xiàn)了油井的節(jié)能降耗以及減少了設(shè)備損耗，泵效和機采系統(tǒng)效率也得到了一定程度提高。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1所示系統(tǒng)中根據(jù)所述轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速控制抽油機沖次的流程示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的轉(zhuǎn)子變頻遠程調(diào)速模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是圖3所示系統(tǒng)中調(diào)速模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是圖1中沖次檢測單元結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。本實用新型實施例提供的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)包括，通過油井控制裝置獲取所測油井的光桿載荷和光桿位移數(shù)據(jù)，并將獲取數(shù)據(jù)傳輸至遠程中心站點；遠程中心站點結(jié)合所測油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對油井進行工況分析和參數(shù)優(yōu)化；遠程中心站點將優(yōu)化后所得的抽汲沖次回傳至油井控制裝置，并指令油井控制裝置控制抽油機的抽汲沖次。油井控制裝置獲取遠程中心站點回傳的優(yōu)化沖次后，并對優(yōu)化前和優(yōu)化后的抽油機抽汲沖次進行邏輯判斷，若經(jīng)優(yōu)化的抽汲沖次同優(yōu)化前的抽汲沖次不一致時，指令油井控制裝置通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子變頻器上斬波器中的占空比實現(xiàn)無級調(diào)速；若優(yōu)化沖次與優(yōu)化前沖次一致，則按優(yōu)化前沖次繼續(xù)運行，從而實現(xiàn)抽油機無級調(diào)沖次，達到油井供排協(xié)調(diào)的目的。具體地，根據(jù)抽油井實測的光桿載荷、位移數(shù)據(jù)得到地面示功圖，將實測示功圖通過波動方程計算出泵功圖，根據(jù)前述的泵功圖，對其進行功圖識別得到柱塞的有效沖程，將有效沖程與沖次建立相應(yīng)關(guān)系式，并參考油井生產(chǎn)參數(shù)綜合分析后，優(yōu)化出最終的合理沖次，通過轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。本實用新型所提供的轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示，其包括油井控制裝置和遠程中心站點，其中油井控制裝置包括井場數(shù)據(jù)采集單元、遠程測控終端RTU、轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元和沖次檢測單元，遠程中心站點用于同所述遠程測控終端RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸， 遠程中心站點包括油井工況分析模塊，同遠程測控終端RTU連接，用于將所采集到的載荷和位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成泵功圖；油井參數(shù)優(yōu)化模塊，用于將油井工況分析模塊所轉(zhuǎn)化的泵功圖進行功圖識別，并優(yōu)化出合理沖次；遠程調(diào)速模塊，同所述遠程測控終端RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，工作時，井場數(shù)據(jù)采集單元將采集到的載荷位移數(shù)據(jù)傳輸至遠程測控終端RTU，所述遠程測控終端RTU將數(shù)據(jù)傳輸至遠程中心站點，遠程中心站點對所測油井數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化得出優(yōu)化沖次，并將優(yōu)化的抽汲沖次指令遠程傳輸至所述遠程測控終端RTU，所述遠程測控終端RTU再將沖次指令傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元改變抽油機的沖次。遠程中心站點同所述遠程測控終端RTU通過有線或無線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。井場數(shù)據(jù)采集單元包括置于抽油機上的載荷傳感器和位移傳感器。本實用新型所使用到的遠程測控終端RTU的型號為5318-1，廠家北京安控科技有限股份公司；所使用的抽油機電機為繞線式電機。如圖2所示，根據(jù)功圖判斷油井供液情況，自動調(diào)整抽油機的抽汲參數(shù)(沖次)可包括下列流程步驟Sll井場數(shù)據(jù)采集單元對抽油機井光桿載荷和位移進行測量，獲取載荷位移數(shù)據(jù)，并傳輸至遠程測控終端RTU，遠程測控終端RTU將載荷位移數(shù)據(jù)上傳至遠程中心站
點ο步驟S12遠程中心站點中的油井工況分析模塊根據(jù)抽油機井光桿載荷和光桿位移得到地面示功圖，再由地面示功圖通過波動方程計算出泵功圖。步驟S13油井參數(shù)優(yōu)化模塊根據(jù)前述的泵功圖，對其進行功圖識別得到柱塞的有效沖程，將有效沖程與沖次建立相應(yīng)關(guān)系式，并參考油井生產(chǎn)參數(shù)綜合分析后，優(yōu)化出最終的合理沖次。步驟S14由沖次檢測單元中的本地沖次檢測模塊和優(yōu)化沖次檢測模塊自動檢測抽油機的實際運行沖次和優(yōu)化沖次，并將所檢測的優(yōu)化前和優(yōu)化后的沖次傳輸至轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，由轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元的微處理器進行邏輯判斷，判斷優(yōu)化指令沖次是否與目前抽油機實際運行的沖次相一致，若優(yōu)化沖次與實際沖次一致，則按目前沖次繼續(xù)運行，執(zhí)行步驟Sll ；若優(yōu)化沖次與目前實際沖次不一致，則進行調(diào)速運行，執(zhí)行步驟S15。步驟S15通過轉(zhuǎn)子變頻器上的微處理器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元中斬波器的占空比，進而調(diào)節(jié)抽油機電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)抽油機井參數(shù)(沖次)的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)遠程智能調(diào)節(jié)。如圖3 4所示，所述“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)系統(tǒng)中遠程調(diào)速模塊可包括如圖3所示，遠程調(diào)速模塊分為遠程啟停模塊和調(diào)速模塊，根據(jù)接收到得不同指令進行相應(yīng)的操作；遠程啟停模塊，同所述遠程測控終端RTU連接，用于遠程指令控制抽油機的啟動
與停止；調(diào)速模塊，用于遠程指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，實現(xiàn)對抽油機電機轉(zhuǎn)速的遠程調(diào)整。如圖4所示，調(diào)速模塊分為遠程檢測單元和遠程調(diào)速單元，其中遠程檢測單元用于遠程檢測所測抽油機實際運行沖次，并將所測信息通過顯示設(shè)備顯示出來，以便遠程觀察所測抽油機的實際運行沖次。遠程調(diào)速單元，同遠程測控終端RTU實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)連接，用于遠程指令調(diào)節(jié)所測抽油機的沖次。圖5是沖次檢測單元結(jié)構(gòu)框圖，其包括優(yōu)化沖次檢測模塊，用于檢測經(jīng)所述遠程中心站點優(yōu)化的抽油機抽汲沖次；本地沖次檢測模塊，用于檢測當前抽油機運行的抽汲沖次；本地沖次檢測模塊和優(yōu)化沖次檢測模塊所檢測到的抽汲沖次被傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，經(jīng)所述微處理器進行邏輯判斷后并控制抽油機的沖次。上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其包括油井控制裝置，所述油井控制裝置包括井場數(shù)據(jù)采集單元，用于采集所測油井的光桿載荷信息和光桿位移信息； 遠程測控終端RTU，同所述井場數(shù)據(jù)采集單元連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸； 轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，同所述遠程測控終端RTU連接，其包括用于邏輯控制抽油機電機轉(zhuǎn)速的微處理器；其特征在于，所述系統(tǒng)還包括遠程中心站點，與所述遠程測控終端RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸， 用于分析并優(yōu)化出抽油機的合理沖次，所述遠程中心站點設(shè)有遠程調(diào)速模塊，其包括 遠程啟停模塊，同所述遠程測控終端RTU連接，用于遠程指令控制抽油機的啟動與停 止；調(diào)速模塊，用于遠程指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，實現(xiàn)對抽油機電機轉(zhuǎn)速的調(diào)整；工作時，井場數(shù)據(jù)采集單元將采集到的載荷位移數(shù)據(jù)傳輸至遠程測控終端RTU，所述遠程測控終端RTU將數(shù)據(jù)傳輸至遠程中心站點，遠程中心站點對所測油井數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化得出優(yōu)化沖次，并將優(yōu)化的抽汲沖次指令遠程傳輸至所述遠程測控終端RTU，所述遠程測控終端RTU再將沖次指令傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，指令控制所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元改變抽油機的沖次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于， 所述油井控制裝置還包括沖次檢測單元，所述沖次檢測單元包括優(yōu)化沖次檢測模塊，用于檢測經(jīng)所述遠程中心站點優(yōu)化的抽油機抽汲沖次； 本地沖次檢測模塊，用于檢測當前抽油機運行的抽汲沖次；所述本地沖次檢測模塊和優(yōu)化沖次檢測模塊所檢測到的抽汲沖次被傳輸至所述轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元，經(jīng)所述微處理器進行邏輯判斷后并控制抽油機的沖次。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于， 所述遠程中心站點同所述遠程測控終端RTU通過有線或無線網(wǎng)橋方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于， 所述井場數(shù)據(jù)采集單元包括置于抽油機上的載荷傳感器和位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)速模塊包括遠程檢測單元，用于遠程檢測所測抽油機實際運行沖次，并將所測信息顯示出來； 遠程調(diào)速單元，同遠程測控終端RTU實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)連接，用于遠程指令調(diào)節(jié)所測抽油機的沖次。
專利摘要本實用新型公開了一種抽油機“一拖多”轉(zhuǎn)子變頻遠程智能調(diào)速系統(tǒng)，屬于抽油機自動控制領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括井場數(shù)據(jù)采集單元、遠程測控終端RTU、轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速單元、油井工況分析模塊、油井參數(shù)優(yōu)化模塊及遠程調(diào)速模塊。本實用新型通過結(jié)合油井出液規(guī)律，實時遠程智能調(diào)節(jié)抽油機井沖次，實現(xiàn)抽油機井無級調(diào)速，最大限度的滿足油井供排協(xié)調(diào)，并通過降低抽油機井沖次達到節(jié)能降耗、提高泵效和機采系統(tǒng)效率的目的。
文檔編號G05B19/418GK202331120SQ20112026870
公開日2012年7月11日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者任鵬, 何先君, 冉新權(quán), 馮建設(shè), 周楊帆, 唐凡, 姚洋, 常彥榮, 張巖, 徐永高, 朱天壽, 李安琪, 王尚衛(wèi), 王昌齡, 羅有剛, 羅聰英, 苑慧瑩, 陸梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司