智能控制抽油方法和智能抽油机的制作方法_3

文档序号:8455011阅读:来源:国知局
比较处理,功率平衡度下限设定值为Α21,功率平衡度调节目标下限设定值为Α22;
当N次冲程后,Η2 值符合Α21< Η2 为功率平衡状态,不对移动式配重箱28进行调节;
当N次冲程后,Η2 值小于Α21且P τ小于Ρ±时为功率欠平衡状态,此时通过驱动装置使移动式配重箱28向左移动,使功率平衡度平均值Η2 达到k22( H2 n ;
当N次冲程后,H2 值小于Α21且P τ大于Ρ±时为功率过平衡状态,此时通过驱动装置使移动式配重箱28向右移动,使功率平衡度平均值Η2 达到A22彡H2平均。
[0034]通过三相电参数采集装置对冲程过程中的电流和电压进行采集,采集后分别可得到三种状态图,分别为功率欠平衡状态和电流欠平衡状态的电参曲线如附图9所示、功率平衡状态和电流平衡状态的电参曲线如附图10所示和功率过平衡状态和电流过平衡状态的电参曲线如附图11所示。
[0035]根据需要,All值为0.8至 0.85,A12值为 0.9至 0.95,Bll值为 1.10至 1.15,
B12值为1.0至1.05;或/和,A21值为0.5至0.6,A22值为0.80至0.90;或/和,A31值为 0.5至 0.6,A32值为 0.75至 0.85,B31 值为 0.85至 0.95。
[0036]P±为上冲程中的平均功率值,Pt为下冲程中的平均功率值,1± _为上冲程主电机15最大电流值,I T max为下冲程主电机15最大电流值,电参数动态平衡测试仪将数据传输给中央处理器得到功率平衡度H2、电流平衡度Hl。
[0037]泵充满度H3的计算和分析需要用到上冲程泵的冲程值SI和下冲程泵的有效冲程值S2,SI和S2的准确数值应从泵示功图上获取,泵安装在油管下端,生产实践中往往距地面深度几百甚至数千米,很难直接得到泵的示功图,因此通常使用地面功图取得近似的SI值和S2值。地面示功图是一个抽汲周期(包括一个完整的上冲程和下冲程)内悬点位移S和对应的悬点载荷F构成的封闭曲线,横坐标为悬点位移S,纵坐标为悬点载荷F。冲程过程测量器和载荷传感器分别将直接测得的悬点位移S、悬点载荷F的模拟电量经过中央处理器中的转换模块转换为数字电量,中央处理器按等时间间隔同时采集悬点位移S和对应的悬点载荷F的数字电量形成一系列的点数据,同时软件逻辑识别出一个完整抽汲周期的S和F的所有点数据,经过图形软件处理从而获取到地面示功图,如附图6、7、8所示,通过示功图数据点扫描查找可计算出上冲程过程中泵冲程SI的近似值和下冲程过程中泵有效冲程S2的近似值。
[0038]通过本发明可由中央处理器或上位站控计算机计算抽油机井系统效率,抽油机井系统效率可按以下两种方法计算得到:
抽油机井系统效率计算方法一
抽油机井系统效率n 是指将井下液体举升到地面的有效作功与抽油机井系统的输入能量之比。即抽油机井的有效功率Pe与输入功率P i的比值:η系统=(Pe/Pi ) χιοο%式(O
式(I)中:
n为系统效率,%;/为除号;P i为抽油机井的输入功率,指抽油机电动机总的输入功率,可由中央处理器计算或变频器计量取得,kw;pe为抽油机井的有效功率,指将井下油液举升到地面所需要的功率,kw。
[0039]抽油机井的有效功率Pe按以下公式计算得到:
Pe= (Q 实际 XHX P Xg)/ 86400式(2)
式(2)中:
Pe为抽油机井的有效功率,kff;Q _#为油井实际日产油液量,可由单井计量装置计量取得或采油厂生产统计数据提供,m3/d;H为有效扬程,可由油井动液面回声装置测量并计算取得,m; P为油井液体密度,可由采油厂油品检测提供,t/m 3,出为重力加速度,g=9.8m/s 2;/为除号。
[0040]其中,有效扬程H按以下公式计算得到:
H=Hd + ( (P0-Pt) X 1000)/( P Xg)式(3)
式(3)中:
Hd为油井动液面深度,可由油井动液面回声装置测量,m;P。为井口油压,可由数字化压力表测量或采油厂生产数据提供,Mpa;Pt为井口套压,可由数字化压力表测量或采油厂生产数据提供,Mpa;/为除号。
[0041]抽油机井系统效率计算方法二:
抽油机井系统效率n 可以通过抽油机的地面效率n 与井下效率η#τ的乘积得到。
[0042]Π系统一(Π地面X Π井下)X 100%式(4)
式(4)中:
为地面效率,%; η 为井下效率,%;
其中,地面效率:
η地面=(P光杆 / Pi) X ιοο%式(5)
井下效率:
η 井下=(Pe/P光杆)X 100%式(6)
式(5)中为光杆功率,kW;
其中,光杆功率:
P光杆=S功Xn/60式(7)
式(7)中:SIA为地面示功图面积,kN.m; η为抽油机冲次,n/min。
[0043]通过本发明可由中央处理器或上位站控计算机计算抽油机井泵效,泵效是抽油机井的实际产液量与泵的理论排液量Qait的比值。
[0044]rI s效=(Q实际/Q理论)X 100%式(8)
式(8)中:为泵效,%;/为除号;Q 为油井实际日产液量,可由单井计量装置计量取得或采油厂生产统计数据提供,m3/d;Q ait为泵理论排液量,m3/d;。
[0045]其中:Q理论=1.1304X KT3XSXnXD2式(9)
式(9)中:S为抽油机冲程,m; η为冲次,n/min;D为泵径,mm。
[0046]抽油机系统工作时,是一个能量不断传递和转化的过程,而能量的每次传递都有一定的损失;抽油机井系统效率是衡量油井能耗和工作状况的主要指标,我国各油田的抽油机井系统效率普遍较低,仅有20%左右,油田的生产管理水平和成本效益亟需提高。采取有效的节能措施,提高抽油机井系统效率,可降低吨液耗电量,使投入产出比增加,同时延长机、杆、泵的使用寿命,获得更高的经济效益,是油田采油生产始终追求的核心目标之一。
[0047]泵效是抽油机井的实际产液量与泵的理论排液量的比值,提高泵效意味着油井供液能力充足时单位时间内原油产量增加,同时可有效提高抽油机井系统效率,降低能耗。
[0048]根据需要,本发明中的抽油机冲程次数N为设定的次数;或/和,冲程过程测量器为安装在游梁3上的角位移传感器16或为固定安装在曲柄9上的接近开关或为安装在悬绳器I上的悬点位移检测传感器;或/和,三相电参数采集装置为电参数动态平衡测试仪或电流互感器。
[0049]实施例2,如附图1、2、3、4所示,该智能抽油机包括主电机15、减速器8、曲柄9、连杆6、游梁3、平衡吊臂7、支架5、驴头2、底座12、刹车装置13、悬绳器I和冲程过程测量器;在底座12上固定安装有主电机15、减速器8、刹车装置13和支架5,能上下摆动的游梁3通过中部的游梁支座4铰接在支架5的顶端,在减速器8的动力输出轴上安装有曲柄9,连杆
6的下端与曲柄9铰接在一起,连杆6的上端铰接在游梁3的左部,游梁3的右端固定安装有驴头2,驴头2上安装有悬绳器1,在游梁3的左端固定安装有平衡吊臂7,在平衡吊臂7上分别安装有移动式配重箱28和能使移动式配重箱28左右移动的驱动装置,在曲柄9上设置有平衡锤11。这样,平衡锤11既可以固化在曲柄9上,也可通过螺栓和螺帽固定安装在曲柄9上,通过增减平衡锤11的数量或移动平衡锤11的位置来粗调抽油机的平衡。
[0050]可根据实际需要,对上述实施例2作进一步优化或/和改进:
如附图1、2、3、4所示,驱动装置包括带平衡电机的减速器23、丝杠26和丝母29,带平衡电机的减速器23固定安装在平衡吊臂7上,在平衡吊臂7的一端固定安装有丝杠轴承座25,在平衡吊臂7的另一端固定安装有丝杠辅助轴承座33,丝杠26的两端分别安装在丝杠轴承座25和丝杠辅助轴承座33内,丝杠26的一端通过联轴器24与带平衡电机的减速器23的动力输出端固定安装在一起,在丝杠26上安装有丝母29,移动式配重箱28呈马鞍状,其中部有通槽,丝杠26从移动式配重箱28的通槽内穿过,在移动式配重箱28上固定安装有四个固定块30,在四个固定块30间形成十字通槽,丝母29安装在十字通槽内并能够上下左右浮动,在固定块30的外端固定安装有能挡住丝母的盖板31,在平衡吊臂7上设置有滑轨27,在移动式配重箱28的内侧安装有滚轮41,滚轮41位于滑轨27上;或/和,在平衡吊臂7左端固定安装有固定配重箱;或/和,在平衡吊臂7和移动式配重箱28上安装有安全限位装置,该安全限位装置包括感应板35、下行程感应开关38和上行程感应开关34;或/和,冲程过程测量器为安
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