专利名称：智能采油控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及采油控制系统，特别涉及地面效率及产液量兼顾及井下故障判断的智能采油控制系统及其控制方法。
背景技术：
抽油机井的节能控制系统目前在油田已得到了广泛的应用，一部分靠人测试后调节冲数或间抽，来到达节能效率；一部分是通过对输入电流的测量来自动地调节冲数来达到节能效果。相关的技术在《石油仪器》1997.011(006).-15-17、《微型机与应用》1989.000(002).-36-38《石油工业技术监督》.2002.018(008).-13-15上已披露，但均未涉及到根据示功图及地面效率自动调整采油设备的运行状态；通过对负荷、电流、电压及电机的运行状态的数据采集来判断断杆、脱泵及泵泄漏故障的以及配重的平衡度指示。
发明内容
本发明的目的就是在产液量及地面效率上寻找一个最佳的采油参数，以达到最好采油效果；及时地判断井下故障，提供配重状况，使采油的效率最高，节能效果最好。
具体技术方案如下一种智能采油控制系统，其特征在于负荷传感器、电流传感器及电压传感器分别通过线路1、2、3连接可编程控制器的模拟量模块的三个输入口；速度位移传感器通过线路4连接可编程控制器的高速计数器的输入口；分组无线业务模块GPRS、人机界面及变频器通过通讯电缆与可编程控制器的通讯接口5、6、7联接，变频器通过动力线8控制执行电机的转速。
智能采油控制系统的控制方法包括以下步骤(1)设定抽油机的 额定冲数运行72小时；(2)将额冲数平均分成8份，从 冲数点开始运行至额定冲数点，计8个点，分别采集一个冲程光杆所做的功(示功图面积)及所对应的输入功；(3)步骤(2)中，8个点所测量的结果分别乘以所对应的冲数得出分钟产液当量及分钟输入功；(4)从步骤(3)中找出分钟产液当量的最大值及对应的冲数；(5)步骤(3)中的产液当量除以所对应的输入功得出每个点的地面效率；(6)从步骤(5)中找出地面效率的最大值及对应的冲数；(7)置时钟1小时；(8)检测是否设置(地面效率最高点，产液当量最高点)结果是按设置运行；(9)步骤(8)结果否，按步骤(4)、步骤(6)中两点的中间点的冲数运行；(10)检测运行时间1小时，结果否返回步骤(9)；(11)步骤(10)结果是，分别采样该点的光杆上行、下行的平均电流值、电压值对应乘积后存贮，置时钟120小时；(12)分别采集该点运行光杆上、下行的电流、电压平均值，对应乘积后除以步骤(11)中的存贮值，得出比较值；(13)步骤(12)中，光杆上行时比较值小于5％，断杆脱泵停机报警，否则返回步骤(12)；
(14)步骤(12)中光杆下行时比较值小于5％，泵泄漏停机报警，否则返回步骤(12)；(15)步骤(12)中的乘积以上、下运行的时间，得出的二值相比，比例为配重平衡度指示；(16)检测时钟，结果否返回步骤(12)，结果是则返回步骤(2)。
同现有技术相比，本发明根据示功图及地面效率自动调整采油设备的运行状态，在产液量及地面效率上寻找一个最佳的采油参数，以达到最好采油效果；通过对负荷传感器、电流传感器、电压传感器及电机的运行状态的数据采集来判断断杆、脱泵及泵泄漏故障的以及配重的平衡度指示，及时地判断井下故障，提供配重状况，使采油的效率最高，节能效果最好。
下面结合附图对本发明作详细描述。
图1是智能采油控制系统的原理图。
图2是智能采油控制系统的结构示意图。
图3是智能采油控制系统的控制流程图。
具体实施例方式如图1所示，通过人机界面将采油设备(抽油机)按 额定冲数设置运行，由控制系统中的负荷传感器采集光杆上、下行的最大、最小负荷，电流、电压传感器采集所对应的输入电流、电压值，送入模拟量模块；转速位移传感器采集位置及位移信号送入可编程控制器，通过运算处理后来控制执行系统的变频器的输出来调整设备的运行状态，利用网络通讯方式GPRS实现一机多位控制。
如图2所示，一种智能采油控制系统，负荷传感器、电流传感器及电压传感器分别通过线路1、2、3连接可编程控制器的模拟量模块的三个输入口；速度位移传感器通过线路4连接可编程控制器的高速计数器的输入口；分组无线业务模块GPRS、人机界面及变频器通过通讯电缆与可编程控制器的通讯接口5、6、7联接，变频器通过动力线8控制执行电机的转速。
人机界面的型号为6AV3607-1NH00-OAXO，可编程控制器的型号为6ES7216-2BD21-OXBO，电压传感器的型号为GAV-052，电流传感器的型号为GAA-054，模拟量模块的型号为6ES7231-7PD21-OXAO，转速位移传感器的型号为E6A2-CS5C，变频器的型号为ATV58FHU64N4，分组无线业务模块GPRS的型号为HD7112，抽油机为任意型号的市购产品。
如图3所示，智能采油控制系统的控制方法包括以下步骤(1)设定抽油机的 额定冲数运行72小时；(2)将额冲数平均分成8份，从 冲数点开始运行至额定冲数点，计8个点，分别采集一个冲程光杆所做的功(示功图面积)及所对应的输入功；(3)步骤(2)中，8个点所测量的结果分别乘以所对应的冲数得出分钟产液当量及分钟输入功；(4)从步骤(3)中找出分钟产液当量的最大值及对应的冲数；(5)步骤(3)中的产液当量除以所对应的输入功得出每个点的地面效率；(6)从步骤(5)中找出地面效率的最大值及对应的冲数；(7)置时钟1小时；
(8)检测是否设置(地面效率最高点，产液当量最高点)结果是按设置运行；(9)步骤(8)结果否，按步骤(4)、步骤(6)中两点的中间点的冲数运行；(10)检测运行时间1小时，结果否返回步骤(9)；(11)步骤(10)结果是，分别采样该点的光杆上行、下行的平均电流值、电压值对应乘积后存贮，置时钟120小时；(12)分别采集该点运行光杆上、下行的电流、电压平均值，对应乘积后除以步骤(11)中的存贮值，得出比较值；(13)步骤(12)中，光杆上行时比较值小于5％，断杆脱泵停机报警，否则返回步骤(12)；(14)步骤(12)中光杆下行时比较值小于5％，泵泄漏停机报警，否则返回步骤(12)；(15)步骤(12)中的乘积以上、下运行的时间，得出的二值相比，比例为配重平衡度指示；(16)检测时钟，结果否返回步骤(12)，结果是则返回步骤(2)。
数据的采集负荷、电流及电压的数据采集是通过负荷、电流及电压传感器送入编程控制器的模拟量模块，速度位移传感器的信号直接送入可编程控制器。
将光杆的上、下冲程平均分成50等份，对负荷、电流及电压进行采样。
数据的处理
光杆上行时对每个点的负荷Fn累加后取平均值，并乘以冲程S，得出光杆上行时所做的功，即(F1+F2+……+F50)S/50光杆下行时对每个点的负荷Fn累加后取平均值，并乘以冲程S得出光杆下行时所做的负功，即-(F1′+F2′+…+F50′)s/50相加后再乘以冲数n，得出分钟产液当量，即(F1+F2+……+F50-F1′-F2′-…-F50′))nS/50光杆上行时对每个点的电流In、电压Un累加取平均值I＝(I1+I2+……+I50)/50 U＝(U1+U2+……+U50)/50光杆下行时对每个点的电流In′，电压Un′累加取平均值I′＝(I1′+I2′+…+I50′)/50 U′＝(U1′+U2′+…+U50′)/50光杆上行时功率为 光杆下行时功率为 光杆上行时的输入功为 (t光杆上行时间)光杆下行时的输入功为为 (t′光杆下行时间)相加后再乘以冲数n得出分钟输入功(3IUtcosφ+3I′U′t′cosφ).n]]>集中监控该系统通过分组无线业务GPRS在网上对采油设备进行管理和监控。
权利要求
1.一种智能采油控制系统，其特征在于负荷传感器、电流传感器及电压传感器分别通过线路(1)、(2)、(3)连接可编程控制器的模拟量模块的三个输入口；速度位移传感器通过线路(4)连接可编程控制器的高速计数器的输入口；分组无线业务模块GPRS、人机界面及变频器通过通讯电缆与可编程控制器的通讯接口(5)、(6)、(7)联接，变频器通过动力线(8)控制执行电机的转速。
2.一种智能采油控制系统的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)设定抽油机的 额定冲数运行72小时；(2)将额冲数平均分成8份，从 冲数点开始运行至额定冲数点，计8个点，分别采集一个冲程光杆所做的功及所对应的输入功；(3)步骤(2)中，8个点所测量的结果分别乘以所对应的冲数得出分钟产液当量及分钟输入功；(4)从步骤(3)中找出分钟产液当量的最大值及对应的冲数；(5)步骤(3)中的产液当量除以所对应的输入功得出每个点的地面效率；(6)从步骤(5)中找出地面效率的最大值及对应的冲数；(7)置时钟1小时；(8)检测是否设置地面效率最高点，产液当量最高点结果是按设置运行；(9)步骤(8)结果否，按步骤(4)、步骤(6)中两点的中间点的冲数运行；(10)检测运行时间1小时，结果否返回步骤(9)；(11)步骤(10)结果是，分别采样该点的光杆上行、下行的平均电流值、电压值对应乘积后存贮，置时钟120小时；(12)分别采集该点运行光杆上、下行的电流、电压平均值，对应乘积后除以步骤(11)中的存贮值，得出比较值；(13)步骤(12)中，光杆上行时比较值小于5％，断杆脱泵停机报警，否则返回步骤(12)；(14)步骤(12)中光杆下行时比较值小于5％，泵泄漏停机报警，否则返回步骤(12)；(15)步骤(12)中的乘积以上、下运行的时间，得出的二值相比，比例为配重平衡度指示；(16)检测时钟，结果否返回步骤(12)，结果是则返回步骤(2)。
全文摘要
一种智能采油控制系统及其控制方法，负荷传感器、电流传感器及电压传感器分别通过线路连接可编程控制器的模拟量模块的三个输入口；速度位移传感器通过线路连接可编程控制器的高速计数器的输入口；GPRS、人机界面及变频器通过通讯电缆与可编程控制器的通讯接口联接，变频器通过动力线控制执行电机的转速；控制方式通过对必要的数据采集，通过计算，找出产液当量及地面效率的最大值，根据情况来调整采油设备的运行状态；根据采集到的数据来判断断杆、脱泵及泵泄等故障，显示配重的平衡度，本发明能够在产液量及地面效率上寻找一个最佳的采油参数，以达到最好采油效果；及时地判断井下故障，提供配重状况，使采油的效率最高，节能效果最好。
文档编号E21B43/00GK1594830SQ20041002077
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者姜伟强, 杨立伟, 左进, 杨威, 张宏英, 王建怀, 王珊珊 申请人:沈阳金田石油机械制造有限公司