专利名称：一种数字化自动采油控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油数字化自动采集及检测系统，特别涉及抽油机工作过程中工作效率及自动调整平衡度的控制与方法。
背景技术：
抽油井机自动化控制以它便捷、节能的特点在油田已得到了广泛的应用。其 节能一部分是通过测试后调节冲数或间抽；另一部分是通过对输入电流的测量来自 动地调节冲数。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已有涉及，但均为涉 及到根据示功图及地面效率功图法计量及数字化自动调整采油设备的运行状态，以及通过 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、脱泵及泵漏故障和配重失衡 状况及自动调整平衡度，达到用功图法计量的准确目的。这种系统的判断、调整采油设备的 运行状态不及时，采油设备的工作效率有待进一步提高。另外，现有的采油设备都只能调整 静态平衡，即在启动前调整好平衡状态，但是在采油设备运行过程中，无法进行平衡调节。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可根据具体情况及时判断、调整采油设备的 运行状态的数字化自动采油控制系统。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种数字化自动采油控制系统，其特征在于包括设置在抽油机上的压力传感器、负荷传感器和位移传感器，设置在抽油机采 油的抽油机电机上的电压传感器和电流传感器；所述负荷传感器和位移传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器均与可编程 控制器的模拟量模块连接，该可编程控制器与一上位机无线连接；所述可编程控制器通过 变频器控制抽油机电机。进一步，在本发明中，还包括一自动调整配重失衡机构，所述自动调整配重失衡机 构设置在游梁上，所述自动调整配重失衡机构包括可移动配重块、支撑可移动配重块移动 的滑轨、及起驱动作用的配重块调整平衡用电机；所述可编程控制器与抽油机上的配重块 调整平衡用电机连接。设置自动调整配重失衡机构的目的在于在采油设备运行的过程中 调整平衡，从而提高工作效率。达到用功图法计量的准确目的。在本发明中，用位移传感器实测抽油机的冲程及冲次。通过电压传感器和电流传感器采集抽油机的光杆上行、下行电压、电流值，得到相 应的最大、最小电压、电流值，进而得到抽油机在一个周期运行中的电压、电流平均值。计算 周期输入功。用抽油机一个周期运动所做的实际功除以周期输入功，得到抽油机的地面效 率，上位机根据该地面效率，通过可编程控制器、变频器改变电机的运转速度，从而实时调 整抽油机的运行状态。
采集负荷传感器在抽油机完成一个周期运动所做的实际功。可判断配重失衡。用 光杆从下死点运行到上死点时输入功与周期输入功/2的比值进行比较，当该比值大于3% 时，可判断为配重失衡或卡井；若此比值小于3%时，可判断光杆断或脱泵。用光杆从上死 点运行到下死点时输入功与周期输入功Λ的比值进行比较，当该比值大于3%时，可判断 为配重失衡，若此比值小于3%时，可判断光杆断或脱泵。在判断配重失衡后，本发明的数字 化自动采油控制系统通过可编程控制器控制自动调整配重失衡机构的配重块调整平衡用 电机，从而控制可移动配重块，是之重新平衡。在配重失衡大于5%后，本发明的数字化自动 采油控制系统通过可编程控制器及时切断电机电源保护电机。使抽油机达到失平衡报警。 本发明一方面能便捷的完成采油；另一方面及时地判断出井下故障，改变配重状 况，以提高采油效率，达到节能效果。提高功图法计量的准确性。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图1为本发明的示意图。图2为本发明的控制示意图。图3为本发明的自动调整配重失衡机构的示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。参见图1，本发明将采油设备工作信息实时传输到控制系统，控制系统按设定数值 进行判断处理并将采集到的原始数据信息通过通讯媒介传输给控制中心(上位机)，控制 中心可以将计划工作信息及执行命令通过通讯媒介传输到控制系统，并通知执行系统对自 动调整配重失衡机构和采油设备进行命令执行。具体的，如图2所示，该数字化自动化采油控制系统包括一上位机(上位机是指 人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC)；—可编程控制器，可编程控制器能设置 开、停机时间，具有接受远程命令及手动设置命令自动执行的功能；该自动化采油控制系统 还包括负荷传感器和位移传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器。其中，负荷传感器 和位移传感器安装在抽油机的相应部位，用位移传感器实测抽油机的冲程及冲次。电压传 感器、电流传感器与抽油机的抽油机电机连接，用于采集电压和电流。负荷传感器、压力传 感器、位移传感器、电压传感器和电流传感器均与可编程控制器的模拟量模块连接，可编程 控制器与上位机无线连接；可编程控制器通过变频器控制抽油机电机。通过电压传感器和电流传感器采集抽 油机的光杆上行、下行电压、电流值，得到相应的最大、最小电压、电流值，进而得到抽油机 在一个周期运行中的电压、电流平均值。计算周期输入功。用抽油机一个周期运动所做的 实际功除以周期输入功，得到抽油机的地面效率，上位机根据该地面效率，通过可编程控制 器、变频器改变电机的运转速度，从而实时调整抽油机的运行状态。在本发明的数字化自动采油控制系统中，还有过压、过流保护装置，过压、过流保 护装置能在规定范围内，对过压、过流、欠压、欠流现象自动通知电机上端断路器，及时切断电机电源，保户电机。另外，如图3所示，本发明包括一数字化自动调整配重失衡机构，该自动调整配重 失衡机构装置在抽油机游梁4的尾端，包括可移动配重块3、支撑可移动配重块移动的滑轨 2、及起驱动作用的配重块调整平衡用电机1。可编程控制器与抽油机上的配重块调整平衡 用电机连接。在计算出周期输入功后，用光杆从下死点运行到上死点时输入功与周期输入功/2 的比值进行比较，当该比值大于3%时，可判断为配重失衡或卡井；若此比值小于3%时， 可判断光杆断或脱泵。用光杆从上死点运行到下死点时输入功与周期输入功/2的比值进 行比较，当该比值大于3%时，可判断为配重失衡；若此比值小于3%时，可判断光杆断或脱 泵。在判断配重失衡后，本发明的数字化自动采油控制系统通过可编程控制器控制自动调 整配重失衡机构的配重块调整平衡用电机，从而控制可移动配重块，是之重新平衡。在配重 失衡大于5%后，本发明的数字化自动采油控制系统通过可编程控制器及时切断电机电源 保护电机。使抽油机达到失平衡报警。本数字化动自动采油控制系统，采用无线通信技术，覆盖范围广，成本低廉，部件 模块化，容易安装、维护，体积紧凑，结构合理，布线整齐清晰，提高安全性。完全达到人机 命令对话的要求，为全油田安全、有效的生产提供经济实用的帮助。使用可编程控制器，能 设置开、停机时间，满足间开井无人值守按时工作的要求。自动调整平衡度，极大地提高了 抽油机功图的真实性，从而减少人力、财力的浪费，提高油田的经济效益，促进油田和谐、快 速、有效的发展。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。
权利要求
一种数字化自动采油控制系统，其特征在于包括设置在抽油机上的压力传感器、负荷传感器和位移传感器，设置在抽油机采油的抽油机电机上的电压传感器和电流传感器；所述负荷传感器和位移传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器均与可编程控制器的模拟量模块连接，该可编程控制器与一上位机无线连接；所述可编程控制器通过变频器控制抽油机电机。
2.根据权利要求1所述的数字化自动采油控制系统，其特征在于还包括一自动调整 配重失衡机构，所述自动调整配重失衡机构设置在游梁上，所述自动调整配重失衡机构包 括可移动配重块、支撑可移动配重块移动的滑轨、及起驱动作用的配重块调整平衡用电机； 所述可编程控制器与抽油机上的配重块调整平衡用电机连接。
全文摘要
一种数字化自动采油控制系统，包括压力传感器、负荷传感器和位移传感器、电压传感器和电流传感器；所述负荷传感器和位移传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器均与可编程控制器的模拟量模块连接，该可编程控制器与一上位机无线连接；所述可编程控制器通过变频器控制抽油机电机。本发明还包括一设置在游梁上的自动调整配重失衡机构，所述自动调整配重失衡机构包括可移动配重块、支撑可移动配重块移动的滑轨、及起驱动作用的配重块调整平衡用电机；所述可编程控制器与抽油机上的配重块调整平衡用电机连接。本发明一方面能便捷的完成采油；另一方面及时地判断出井下故障，改变配重状况，以提高采油效率，达到节能效果。
文档编号E21B43/00GK101818632SQ201010146969
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者邓玉强 申请人:西安仪科自动化有限责任公司