一种油井智能抽油控制系统及方法与流程

本发明涉及一种油井智能抽油控制系统及方法。

背景技术：

目前国内，大多数的间抽控制设备均采用感应方式，即在地面加装感应设备检测动液面的情况，以确定间抽控制系统的启动及间抽时间，该方案目前主要是两种方式：1超声波遥感，2在动液面加装浮标，但都存在地面设备昂贵，安装复杂，成本高，工作不稳定的问题，在油田无法大面积推广。

同时该类间抽控制设备是通过采集电机电流、电压或是电机功率数据信号作为分析判断依据，由于简单通过电机的电流变化无法准确反映悬点载荷的变化，无法达到理想的间抽效果。该类设备大都是判断一个抽油机抽空临界值，这个临界值的输入是靠人工来根据设备安装前期时的空抽状态来获得，运行的停机标准基本上是对这个空抽点的判断来决定。如果是通过示功图来作为判断依据，则是要得到空抽发生时示功图中的一个固定位移点上载荷值，对其作判断来决定停机。缺点是缺乏对油井供液能力的动态的及时的调整能力。该类设备基本未在油田的实际应用中看到，只在文献中见到。

并且该类间抽控制系统，该类设备大都加装：载荷传感器，采集抽油机杆的载荷变化；位移传感器，测试抽油机悬点运行位置.通过两类传感器得出地面示功图，然后根据油藏基础参数(油井内含水参数、油气比、粘度、杆径、杆长、泵径及泵深)得出泵功图，控制器根据泵功图实施间抽，该方法的缺点是油藏情况的复杂变化性，难以得到准确的泵功图，无法准确。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的是提供一种能够准确的实现间抽自动化控制、同时安装过程更简单，使用性能更加稳定的油井智能抽油控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种油井智能抽油控制系统，包括有主控器，及设置于主控器上的、与主控器连接的数据采集模块，所述数据采集模块分别连接有管网和井口，所述主控器上设置有与主控器连接的网络模块，所述网络模块连接与站场主控中心相连，所述站场主控中心分别连有抽油控制器和运行模式，所述主控器与驱动装置相连，所述驱动装置与抽油机相连。

作为优选，所述主控器上设置有以太网。

作为优选，所述抽油机为游梁式抽油机。

本发明技术效果主要体现在以下方面：利用主控器可高速采集驱动装置数据，同时还可以完成地面示功图的计算和上下冲程及周期转矩的计算，利用驱动装置可根据主控器的指令来调整抽油机的速度和抽油器的启动或停止，利用数据采集模块可采集井口压力、管网压力和井口流量，完成井口泄露、管网堵塞的报警，以及单冲次液量和当次运行采液量的数据记录，利用网络模块可通过无线实现与站场控制中心连接，完成站场的集群控制，完成全站场的共母线运行，提高站场的电能质量，利用站场主控中心可实现全站场抽油控制器的启停，及运行模式的设置，监视每井中冲次、冲程、累计冲次、当前功率、消耗功率、总消耗功率、单次液量和当前总采液量等的数据，具有准确的实现间抽自动化控制，使用性能更加稳定的优点。

附图说明

图1为本发明一种油井智能抽油控制系统的结构框图；

图2为本发明一种油井智能抽油控制系统中上下冲程及周期转矩的曲线图；

图3为本发明一种油井智能抽油控制系统中充满度和电机实际输出功率的曲线图；

图4为本发明一种油井智能抽油控制系统中自动停机的流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-4，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不在详述。

一种油井智能抽油控制系统，如图1所示，包括有主控器，所述主控器可高速采集驱动装置数据，实现地面示功图的计算和上下冲程及周期转矩的计算，所述主控器上设置有与主控器电感连接的数据采集模块，所述数据采集模块可采集井口压力和管网压力，及井口流量，实现井口泄露、管网堵塞的报警，及单冲次液量，当次运行采液量的数据记录，所述数据采集模块分别连接有管网和井口，所述主控器上设置有与主控器连接的网络模块，所述网络模块通过无线实现与站场控制中心连接，实现站场的集群控制，实现全站场的共母线运行，提高站场的电能质量，所述网络模块连接与站场主控中心相连，所述站场主控中心可实现全站场抽油控制器的启停，及运行模式的设置，监视每井的运行情况，所述站场主控中心分别连有抽油控制器和运行模式，所述主控器与驱动装置通过以太网相连，所述驱动装置根据主控器的指令，启动或停止，及调整抽油机的速度，所述驱动装置与抽油机相连，所述主控器上设置有以太网，所述抽油机为游梁式抽油机。在本发明中，游梁式抽油机的型号为“CYJ4-1.8-13HB”、驱动单元的型号为“RMC-P53XXR1/4”、数据采集模块的型号为“ZLT-ZR124”、主控器型号为“RMC-L16ER”、网络模块的型号为：“TZL-MB104”、控制中心的型号为“成都阿普奇E7LGA1151”

如图2所示，通过设定油杆的顶点，实现上下冲程转矩及周期转矩的采集，通过2ms的采样周期，得出上下冲程及周期转矩，然后折算出井筒中的充满度。

如图3所示，在油井正常工作的情况下，标定电机实际输出功率100％充满度时各冲次下上冲程中电机实际输出最大功率，而充满度小于100％时各冲次下上冲程中电机实际输出最大功率，令充满度为&(％)，则可绘制各冲次下的无因次曲线，曲线的斜率随着井下摩阻的增大而减小，在某一冲次时，如测得无因次功率比，即可得到此时的充满度，根据实际现场经验，设置冲次调整的充满度X为充满度调整的“门槛值”，进行冲次调整。

如图4所示，当判断抽油机启动后运行的时间大于设定的抽油机的最短运行时间时，则判断抽油机启动后运行的时间是否大于设定的间抽时间，若是，则抽油机的停机时间长度＝上次抽油机的停机时间长度+时间增量，控制抽油机停机；若否，则抽油机的停机时间长度＝上次抽油机的停机时间长度-时间增量。

原理说明：在使用时，首先通过控制器上的网络模块来调节站场主控中心，使得抽油控制器开启，抽油机开始工作，然后通过控制器来调节驱动装置，将抽油机的速度调制合适，最后可通过数据模块读取井口和管网的数据，来确定抽油机是否停止工作。

本发明技术效果主要体现在以下方面：利用主控器可高速采集驱动装置数据，同时还可以完成地面示功图的计算和上下冲程及周期转矩的计算，利用驱动装置可根据主控器的指令来调整抽油机的速度和抽油器的启动或停止，利用数据采集模块可采集井口压力、管网压力和井口流量，完成井口泄露、管网堵塞的报警，以及单冲次液量和当次运行采液量的数据记录，利用网络模块可通过无线实现与站场控制中心连接，完成站场的集群控制，完成全站场的共母线运行，提高站场的电能质量，利用站场主控中心可实现全站场抽油控制器的启停，及运行模式的设置，监视每井中冲次、冲程、累计冲次、当前功率、消耗功率、总消耗功率、单次液量和当前总采液量等的数据，具有准确的实现间抽自动化控制，使用性能更加稳定的优点。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。