一种油田抽油机上应用的智能控制装置的制作方法

本发明属于采油设备技术领域，尤其涉及一种油田抽油机上应用的智能控制装置。

背景技术：

抽油机是油田开采过程中的主要耗电设备，其中提高抽油机井泵效是油井科学管理的一项重要工作，尤其是在近年来低油价的影响下，该项工作对油井开井效率及经济效益有着十分重要的意义。

影响泵效的因素有很多，但从深井泵工作的三个基本环节（活塞让出体积，液体进泵，液体从泵内排出）来看，可归纳为三个方面：抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩、气体和充不满的影响、泵筒漏失的影响。其中泵筒漏失影响因素分析如下：在油井作业下泵后的一定时期内，漏失量是不大的；但当液体有腐蚀性或含砂时，将会由于对泵的腐蚀和磨损使漏失量迅速增加；同时泵内的结蜡、结垢及沉砂都会使阀关不严，甚至被卡，从而严重破坏泵的工作，造成泵效下降，影响油井产量。通常抽油机控制系统只对电机进行直接启动，或者通过变频器进行启动运行，对油田的油产量或者节能没有明显的提升。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种功能多样化，能通过抽油杆的上快下慢来增加泵筒内液体充满量和减少泵筒内液体漏失量，从而提升了抽油效率和油产量的具有智能控制装置的油田抽油机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种油田抽油机上应用的智能控制装置，包括控制器、变频器、电机、抽油机、控制电源模块、三相动力电和传感器；所述三相动力电分别与控制电源模块和变频器相连；所述控制电源模块与控制器相连；所述控制器控制变频器驱动电机转动；所述电机与抽油机相连；所述抽油机包括抽油杆和游梁；所述传感器设置在抽油机的游梁上，用于感应抽油杆的位置并传输数据给控制器。

优选的，所述传感器为角度传感器/位移传感器/高度传感器。

优选的，还包括负荷传感器；所述负荷传感器设置在抽油杆上，并与控制器进行数据交换。

优选的，所述变频器内置逆变模块；所述逆变模块通过能量回馈单元与三相动力电相连，用于将电机减速或电机被负载拖动时产生的电能传送到三相动力电中。

优选的，所述控制器一端通过旁路单元与电机相连；所述变频器内还设有故障自检单元，用于变频器发生故障时，控制控制器通过旁路单元来驱动电机转动。

优选的，还包括无线模块和油田服务站；所述控制器通过无线模块与油田服务站相联通，用于进行数据交换。

优选的，所述控制器上还连接有温控系统；所述温控系统由加热器和降温系统构成。

优选的，所述控制器上连接有电机热保护模块的反馈信号，用于在电机电流过大或温度过高时对电机进行断电保护。

优选的，本发明提供一种油田抽油机上应用的智能控制装置的控制方法，包括如下步骤：(a)由传感器的数据传输通过控制器计算出抽油杆的最高位和最低位，然后根据实际的油井出油量设定抽油杆上冲程和下冲程的速度;(b)当抽油杆拉到最高位时，传感器发送信号给控制器，控制器通过变频器控制电机按照设定好的下冲程速度慢速运行；当抽油杆拉到最低位时，传感器发送信号给控制器，控制器通过变频器控制电机按照设定好的上冲程速度高速运行。

优选的，本发明提供一种油田抽油机上应用的智能控制装置的控制方法，包括如下步骤：(a)传感器的数据传输给控制器，控制器调整变频器的高速值和低速值，结合负荷传感器的数据，通过控制器算出示功图，并根据示功图自动确定抽油杆上冲程和下冲程的速度；(b)当抽油杆拉到最高位时，传感器发送信号给控制器，控制器通过变频器控制电机在由控制器计算的下冲程速度运行；当抽油杆拉到最低位时，传感器发送信号给控制器，控制器通过变频器控制电机在由控制器计算的上冲程速度运行。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的油田抽油机的智能控制装置，能在抽油时实现抽油杆的上快下慢，减少泵漏失的同时提高泵效，从而提高了抽油机的抽油效率和油产量，并且在电机减速或电机被负载拖动处于发电状态时，产生反电动势反馈给三相动力电，具有很好的节能功能，同时在变频器发生故障时，自动通过旁路单元驱动电机转动，保证了抽油机的正常工作，具有较强的实用性和推广价值，在采油设备技术领域有着广阔的发展和应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为抽油杆在高位时本发明的结构示意图；

附图2为附图1中的局部放大图；

附图3为抽油杆在低位时本发明的结构示意图；

其中：1、控制器；2、变频器；3、电机；4、抽油机；5、控制器电源模块；6、三相动力电；7、负荷传感器；8、传感器；9、逆变模块；10、无线模块；11、服务站；12、温控系统；13、防雷击保护模块；14、电机热保护模块；15、启动按钮;16、抽油杆;17、游梁；18、能量回馈单元；19、旁路单元；20、抗干扰模块；21、故障自检单元。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1-3所示的本发明所述的一种油田抽油机上应用的智能控制装置，包括控制器1、变频器2、电机3、抽油机4、控制电源模块5、三相动力电6和传感器8；所述三相动力电6分别与控制电源模块5和变频器2相连；所述控制电源模块5与控制器1相连；所述控制器1控制变频器2驱动电机3转动；所述电机3与抽油机4相连；所述抽油机4包括抽油杆16和游梁17；所述传感器8设置在抽油机4的游梁17上，用于感应抽油杆16的位置并传输数据给控制器1；所述传感器8为角度传感器/位移传感器/高度传感器；还包括负荷传感器7；所述负荷传感器7设置在抽油杆16上，并与控制器1进行数据交换。

所述变频器2内置逆变模块9；所述逆变模块9通过能量回馈单元18与三相动力电6相连，用于将电机3减速或电机3被负载拖动时产生的电能传送到三相动力电6中。

所述控制器1一端通过旁路单元19与电机3相连；所述变频器2内还设有故障自检单元21，用于变频器2发生故障时，控制控制器1通过旁路单元19来驱动电机3转动；还包括无线模块10和油田服务站11；所述控制器1通过无线模块10与油田服务站11相联通，用于进行数据交换；所述控制器1上还连接有温控系统12；所述温控系统12由加热器和降温系统构成；所述控制器1上连接有电机热保护模块14的反馈信号，用于在电机3电流过大或温度过高时对电机3进行断电保护。

本发明在实际工作时，控制器通过变频器驱动电机转动，电机转动带动抽油机进行工作。

实施例一：

工作时，首先由传感器8的数据传输通过控制器1计算出抽油杆16的最高位和最低位，然后根据实际的油井出油量设定抽油杆16上冲程和下冲程的速度;接着抽油机开始工作，当抽油机4中的抽油杆16拉到最高位，通过传感器8测量出位置反馈给控制器1，控制器1发出低速信号给变频器2，变频器2控制电机3低速运行，这样抽油杆16运行到达最低位时的时间能够充分让油井渗透油，保证泵筒内的液体充满量，确保抽油效率；当抽油机4中的抽油杆16拉到最低位，通过传感器8测量出位置反馈给控制器1，控制器1发出高低速信号给变频器2，变频器2控制电机3高速运行，抽油速度迅速提升，能快速把油井里的油抽出来，从而减少泵筒内液体漏失量。

实施例二：

使用时，首先传感器(8)的数据传输给控制器(1)，控制器（1）调整变频器（2）的高速值和低速值，结合负荷传感器(7)的数据，在控制器（1）内部算出示功图，当发现示功图面积不是最大时，再次调整变频器的高速值和低速值，直到得到最优化的示功图为止，以自动确定抽油杆(16)上冲程和下冲程的速度；然后抽油机开始工作，当抽油杆16拉到最高位时，传感器8发送信号给控制器1，控制器1通过变频器2控制电机3在由控制器1计算的下冲程速度运行；当抽油杆16拉到最低位时，传感器8发送信号给控制器1，控制器1通过变频器2控制电机3在由控制器1计算的上冲程速度运行，这样能保证油井渗透油，保证泵筒内的液体充满量的同时减少泵筒内液体漏失量。

其中，在变频器2内还安装有故障自检单元21，用于变频器2发生故障时，故障自检单元21自动发送信号给控制器1，控制器1通过旁路单元19来驱动电机3转动，保证电机的正常运行。

进一步的，当电机3减速或者电机3被负载拖动处于发电状态时，会产生反电动势，这时利用逆变模块9通过能量回馈单元18将这些反电动势产生的电能反馈给三相动力电，起到了很好的节能作用。

进一步的，在控制器1上还连接了由加热器和降温系统构成的温控系统12；其中加热器是为了适合严寒地区的设备使用，降温系统是为了适合炎热地区的设备使用，从而提高了本发明的使用寿命。

进一步的，在本发明中还安装了无线模块10，这样可以实时发送控制器1的运行状态给油田中的服务站11，服务站11可以实时知道抽油机的运转情况并可以控制抽油机的运转。

在控制器1上还连接了电机热保护模块14，这样当控制器1通过变频器2控制电机3运行时间过长或其它故障导致电机3过热或过流时，能直接通过电机热保护模块14让电机3断电，从而对电机3起到了保护的作用。

进一步的，在本发明中还设有防雷击保护模块13，防雷击保护模块13能够防止控制器1、变频器2和三相动力电6在有雷电的情况下受到损坏，避免无法使用，同时在三相动力电6和变频器2，变频器2和电机3之间还设有抗干扰模块20，可以避免变频器和电机在使用时受到干扰。

本发明的油田抽油机上应用的智能控制装置，能在抽油时实现抽油杆的上快下慢，减少泵漏失的同时提高泵效，从而提高了抽油机的抽油效率和油产量，并且在电机减速或电机被负载拖动处于发电状态时，产生反电动势反馈给三相动力电，具有很好的节能功能，同时在变频器发生故障时，自动通过旁路单元驱动电机转动，保证了抽油机的正常工作，具有较强的实用性和推广价值，在采油设备技术领域有着广阔的发展和应用前景。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。