专利名称：油田抽油机间歇开启全自动控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能全自动控制设备，尤指一种机械采油井间歇采油的自动控制设备。
由于我国低产油井较多，经常出现供液不足等现象。目前，我国油田使用的抽油机其抽取容量一般按最大容量选定，但抽油机工作一段时间后，油量会出现供给不足，抽油机便会出现空抽或抽油不足等现象。这样不仅会导致气锁等事故，更重要的是它还会使抽油机的无功抽取时间增加，设备损耗增大，能源浪费增加。
目前油田机械式抽油机大都采用手动方式操作，人为地控制抽油机间开时间，这样就会出现间歇开机时间掌握不合适等问题。而且采用人为监控一般也只能实行8小时监控，而其余16小时处于非监控状态，发生问题不能及时控制，有时甚至会导致设备事故，造成重大经济损失。而抽油机功图测试是油田生产中必须经常要监测的参数。现在的功图测试仪在测试时，需要停机关井，即不方便，又影响产量。
本发明的目的，在于为油田提供一种自动控制抽油机停机和间歇开机时间、自动选择工频状态或变频状态、避免抽油机频繁直接启动无效抽取并可采集抽油机功图，还能实现遥测、遥控的全自动控制设备。
本发明技术解决方案是油田抽油机间歇开启自动控制设备，包括液位传感器、载荷传感器、线速度传感器、功图仪，其特征在于还包括系统控制器；液位传感器可安装于井下油层内，也可以安装于井口油管上；载荷传感器安装于抽油机提升杆连接处。
本发明技术解决方案中所述的系统控制器与液位传感器、载荷传感器、无线发射接收装置之间通过传输电缆连接。
本发明解决方案中所述的系统控制器设有功图仪。
本发明技术解决方案中设有变频调速器。
本发明技术解决方案中设有无线发射接收装置。
本发明技术解决方案中所述的液位传感器还可以采用压力传感器代替。采用压力传感器时，压力传感器既可以安装于油井油层下，也可安装在抽油机套管上。
本发明技术解决方案中所述的液位传感器还可以采用超声波传感器代替。采用超声波传感器时，超声波传感器安装于井口套管上。
由于本发明包含有系统控制器、液位传感器、载荷传感器。系统控制器中又包含有微电脑控制器、变频调速器、执行机构等部分。液位传感器检测到井下油层液位后，便可通过系统控制器中的微电脑控制器设定的预定程序优选出抽油机的间歇开机时间。通过变频调速器变频软启动抽油机电机并使其进入工频工作状态。同时载荷传感器检测到载荷信号后，传输给微电脑控制器，微电脑控制器便可判断抽油机工作状态是满抽还是半满抽或空抽。当抽油机进入半满抽状态时，微电脑控制器命令变频调速器自动投入并控制抽油机电机进入变频工作状态。当抽油机进入空抽状态时，由微电脑控制器操纵执行机构控制抽油进入停机待机状态。这样就避免了人为控制不合理，抽油机或者不能及时启动、或者频繁启动而造成的产量降低、能源浪费与设备磨损。
本发明还安装了线速度传感器，线速度传感器检测到抽油机的提升杆的提升速率后，微电脑控制器便可根据线速度传感器检测到的提升速度及载荷传感器检测到的载荷大小，描绘出抽油机示功图，监控抽油机的工作状态。
图1是本发明实施例的结构原理图；并作为摘要附图下面结合附图进一步阐述本发明。
如图1所示，油田抽油机间歇开启自动控制设备主要由载荷传感器(1)、液位传感器(3)、线速度传感器2、系统控制器组成，系统控制器由液位比较器(5)，载荷比较器(6)、微电脑控制器(7)、无线发射接收装置(4)、执行机构(8)、功图仪(10)等部分共同组成，并安装于控制柜(9)内。载荷传感器(1)安装在抽油机的提升杆上，载荷传感器(1)采集的信号随时传输给载荷比较器(6)，液位传感器(3)安装在油井井口出油管管口或油井油层下，液位传感器(3)随时将采集的信号传输给液位比较器(5)。采集到了液位与载荷两种信号后，系统控制器中的微电脑控制器(7)便可根据这些信息检测到井底油量情况，并根据微电脑控制器(7)预先设定的开机时间或停机油位，发出控制信号给执行装置(8)，控制抽油机电机(11)工频工作或变频工作或停机，共同完成抽油机间歇抽油的全过程。
本发明由于将载荷传感器(1)安装于抽油机提升杆上，当提升杆提升时，如发现载荷传感器(1)检测到负荷值低于满抽负荷值时，表明抽油机抽空或半满抽现象已发生，微电脑控制器(7)便可操纵执行机构(8)，控制抽油机电机(11)进入变频工作状态或停机状态。
当抽油机停机后，开机时间则根据液位传感器采集的信号来判断。液位传感器(3)安装于油井油层下，可以准确检测到油层液位，直接监测油井供液状况。采用超声波液位传感器时，超声波液位传感器则安装在井口抽油管上，采用压力传感器时，压力传感器则安装在油井油层下。对某些含气量不高的油井，压力传感器也可直接安装在井口套管上。
由于微电脑控制器中设定有抽油机工频工作液位范围即满抽范围、变频工作液位范围即半满抽范围、停机范围即空抽范围；变频调速器(12)在抽油机工频工作液位范围，设定一个最佳工作液位值，当液位值大于设定工频工作液位时，则为油量已聚集充足，能满足抽油机连续满抽工作的要求。微电脑控制器(7)则命令变频调速器(12)和执行机构(8)控制抽油机软启动，进入工作状态。当液位小于设定工作液位值时，并不能仅凭此来判断抽油机空抽或半空抽，只有当载荷传感器检测到抽油机提升杆负载降低到设定值时，才可认为空抽或半空抽现象已发生，系统控制器才可以控制抽油机进入变频工作或停机状态；当液位处于变频范围时，系统控制器则控制变频调速器使抽油机进入变频工作状态；当液位处于空抽范围时，系统控制器则控制抽油机进入停机状态，如此循环。
本发明将线速度传感器(2)安装在抽油机平衡块上，抽油机每运转一周，线速度传感器(2)即可检测到相应的脉冲信号。微电脑控制器(7)便可将此脉冲信号及载荷传感器(1)的载荷信号处理后描绘出抽油机的功图。可以直观地显示油井、油层情况，随时监控油井工作状况。功图信号通过微机接口，可方便地由便携机随时采集。载荷信号、液位信号及功图信号同时由无线发射接收装置(4)发射到油田的中央控制室进行分析处理。中央控制室即可以采取遥测方式采集上述数据，也可用遥控方式发出指令，使抽油机自动开启变频工作或关机。
本发明实施例同传统手动控制方式相比，节能幅度高达30％-70％。减少了故障时间，优化了再行程，有效提高油井产量0％-20％，同时避免了无功运行，减少了机械磨损，降低设备维护费用10％-50％。而且智能化程度大大提高，增加了管理与生产的综合效率。是目前油田间开井所特别看好的全自动控制设备。
权利要求
1.油田抽油机间歇开启全自动控制设备，包括载荷传感器(1)、液位传感器(3)、线速度传感器(2)。其特征在于还包括系统控制器；液位传感器(3)安装于油井油层下或井口套管上；载荷传感器(1)安装在抽油机提升杆连接处。
2.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于系统控制器与载荷传感器(1)、液位传感器(3)、线速度传感器(2)之间采用传输电缆连接。
3.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于所述的系统控制器中设有功图仪(10)。
4.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于系统控制器中设有无线发射接收装置(4)。
5.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于系统控制器中设有变频调速器(12)。
6.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于液位传感器(3)还可以采用压力传感器代替，采用压力传感器时，压力传感器安装于井口油管上或井下油层里。
7.如权利要求1所述的油田抽油机间歇开启全自动控制设备，其特征在于所述液位传感器(3)还可采用超声波传感器代替，采用超声波传感器时，超声波传感器安装于井口油管上。
全文摘要
本发明涉及一种油田抽油机间歇开启全自动控制设备,主要用于控制抽油机间歇开启或停止,自动选择工频或变频工作状态,采集抽油机功图,实现遥测遥控。它主要由载荷传感器、液位传感器,线速度传感器、微电脑控制器、功图仪、执行机构、变频调速器、无线发射接收装置等部分组成。微电脑控制器将采集到的液位、载荷信号、线速度信号处理后,控制抽油机在最佳状态下工作,避免抽油机无效工作,造成设备磨损及能源浪费。
文档编号E21B43/12GK1303987SQ0010142
公开日2001年7月18日 申请日期2000年1月11日 优先权日2000年1月11日
发明者骆仁星 申请人:襄樊泰和电气有限公司