抽油机监控设备以及抽油机系统的制作方法

本公开涉及采油技术领域，特别涉及一种抽油机监控设备以及抽油机系统。

背景技术：

抽油机是开采石油的一种机器设备，抽油机包括驴头、悬绳器、光杆、方卡子、钢丝绳和抽油泵。光杆穿过悬绳器的通孔与位于井下的抽油泵连接，方卡子位于悬绳器的上方且固定在光杆上，避免光杆从悬绳器中脱出，使光杆与悬绳器同步运动。悬绳器通过钢丝绳与驴头连接，光杆依靠重力向下运动，电机给驴头提供动力，驴头通过钢丝绳和悬绳器带动光杆向上运动，通过光杆上下往复运动给井下的抽油泵提供动力。

正常运行时悬绳器与光杆是同步上升和下降，在油井生产情况发生变化，出现油稠、结蜡或其它井下故障时，井下的液体会阻滞光杆向下运动，方卡子与悬绳器之间的距离(也即脱开距离)增大，出现悬绳器与光杆不同步的现象。

目前主要是靠工作人员巡检时，发现悬绳器与光杆的不同步现象，不能保证在第一时间发现悬绳器与光杆的不同步现象，并及时停井处理。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种抽油机监控设备以及抽油机系统，能够及时发现悬绳器与光杆的不同步现象。所述技术方案如下：

一方面，本公开提供了一种抽油机监控设备，应用于抽油机，所述抽油机包括驴头、抽油泵、悬绳器、钢丝绳、光杆和方卡子，所述抽油机监控设备包括用于测量所述悬绳器与所述方卡子之间距离变化值的测距监控器和用于根据所述距离变化值控制抽油机的工作状态电控柜；

所述悬绳器具有贯穿所述悬绳器顶面和底面的钢丝绳通孔和光杆通孔，所述钢丝绳穿过所述钢丝绳通孔，且所述钢丝绳的一端固定在所述悬绳器的底面，所述光杆穿过所述光杆通孔，所述光杆的一端与井下的所述抽油泵连接，所述光杆的另一端的至少一部分从所述悬绳器远离所述抽油泵的一端面伸出，所述方卡子固定在所述光杆上，且所述方卡子位于所述悬绳器和所述驴头之间；

所述测距监控器固定在所述光杆和所述悬绳器中的其中一处，所述测距监控器和所述电控柜电连接。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述测距监控器包括磁力检测器，所述磁力检测器包括磁力检测器主体和磁块，在初始状态下，所述磁力检测器主体与所述磁块接触；

所述磁力检测器主体固定在所述光杆上，所述磁块固定在所述悬绳器的表面；或者，

所述磁力检测器主体固定在所述悬绳器的表面上，所述磁块固定在所述方卡子上。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述测距监控器包括压力检测器，所述压力检测器包括压力检测器主体和压缩弹簧；

所述压力检测器主体固定在所述光杆上，所述压缩弹簧连接所述压力检测器主体和所述悬绳器；或者，

所述压力检测器主体固定在所述悬绳器上，所述压缩弹簧连接所述压力检测器主体和所述方卡子。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述测距监控器包括超声波探头；

所述超声波探头固定在所述光杆上，所述超声波探头朝向所述悬绳器布置；或者，

所述超声波探头固定在所述悬绳器上，所述超声波探头朝向所述方卡子布置。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述测距监控器还包括信号发送天线以及与所述信号发送天线电连接的信号发送器，所述电控柜包括与所述信号发送天线无线连接的信号接收天线以及与所述信号接收天线电连接的信号接收器。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述抽油机监控设备还包括载荷传感器，所述载荷传感器套设在所述光杆上，且所述载荷传感器位于所述悬绳器和所述方卡子之间。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述悬绳器包括上承载板、下承载板和连接板，所述上承载板与所述下承载板通过所述连接板连接；

所述悬绳器的顶面为所述上承载板的顶面，所述悬绳器的底面为所述下承载板的底面；

所述钢丝绳和所述光杆均依次穿过所述上承载板和所述下承载板。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述抽油机监控设备还包括金属管，所述钢丝绳穿过所述金属管的通孔，所述钢丝绳的一端固定在所述金属管内，且所述金属管与所述悬绳器的底面接触，所述金属管的外直径大于所述钢丝绳通孔的直径。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述杆通孔的直径大于所述光杆的直径。

另一方面，本公开提供了一种抽油机系统，所述抽油机系统包括上述任一项所述的抽油机监控设备和抽油机，所述抽油机与所述电控柜电连接。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在抽油机中，光杆与井下的抽油泵连接，方卡子固定在光杆靠近悬绳器顶面的一端，避免光杆从光杆通孔中脱出。钢丝绳穿过钢丝绳通孔与地面的抽油机的驴头连接，抽油机向下运动时，光杆和悬绳器由于重力自然下落，抽油机向上运动时，通过驴头、悬绳器和方卡子带动光杆向上运动。光杆在上下往复运动过程中给井下的抽油泵提供动力。测距监控器监测方卡子与悬绳器之间的距离变化值，并将测得的距离变化值的数据传输给电控柜，电控柜根据距离变化值的数据判断悬绳器与光杆是否出现不同步的现象。当方卡子与悬绳器之间的距离变化值大于阈值时，电控柜可以控制抽油机停止工作，避免造成抽油机故障。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种电控柜的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种抽油机的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的框图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图。参见图1，该抽油机监控设备应用于抽油机，抽油机包括驴头、抽油泵、悬绳器10、钢丝绳20、光杆30和方卡子40。抽油机监控设备包括用于测量悬绳器10与方卡子40之间距离变化值的测距监控器50。需要说明的是，由于本申请的对于抽油机的监控不涉及驴头和抽油泵，因此，图1中并未示出这两个部件。

图2是本公开实施例提供的一种电控柜的结构示意图。参见图2，油机监控设备还包括用于根据距离变化值控制抽油机工作状态的电控柜60。

参见图1和图2，悬绳器10具有贯穿悬绳器10顶面和底面的钢丝绳通孔101和光杆通孔102，钢丝绳20穿过钢丝绳通孔101，且钢丝绳20的一端悬挂(固定)在悬绳器10的底面，光杆30穿过光杆通孔102，光杆30的一端与井下的抽油泵连接，光杆30的另一端的至少一部分从悬绳器10远离抽油泵的一端面伸出，方卡子40固定在光杆30上，且方卡子40位于悬绳器10和所述驴头之间，测距监控器50固定在光杆30和悬绳器10中的其中一处，测距监控器50和电控柜60电连接。

在该实现方式中，抽油机中的光杆30与井下的抽油泵连接，方卡子40固定在光杆30靠近悬绳器10顶面的一端，避免光杆30从光杆通孔102中脱出。钢丝绳20穿过钢丝绳通孔101与地面的抽油机的驴头连接，抽油机向下运动时，光杆30和悬绳器10由于重力自然下落，抽油机向上运动时，通过驴头、悬绳器10和方卡子40带动光杆30向上运动。光杆30在上下往复运动中给井下的抽油泵提供动力。测距监控器50监测方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值，并将测得的距离变化值的数据传输给电控柜60，电控柜60根据距离变化值的数据判断悬绳器10与光杆30是否出现不同步的现象。当方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值大于阈值时，电控柜60可以控制抽油机停止工作，避免造成抽油机故障。

在本公开实施例中，悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，光杆30与方卡子40的下行速度就会小于悬绳器10的下行速度，光杆30在光杆通孔102中移动，光杆30相对于悬绳器10朝向井上移动。方卡子40固定在光杆30上，方卡子40和光杆30是同步运动的，方卡子40与悬绳器10之间的距离会变大，可以根据方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值判断悬绳器10与光杆30是否出现不同步的现象。

图3是本公开实施例提供的一种抽油机的结构示意图。参见图3，抽油机还包括支撑台1、支撑架2和游梁3。支撑台1和支撑架2均用于安装游梁3，游梁3用于安装驴头4。图1所示的结构通过钢丝绳连接在驴头4的底部，电机给游梁3提供动力，使游梁3围绕支撑架2转动从而带动驴头4转动，驴头4转动从而带动悬绳器10和光杆30向上运动。

示例性地，该阈值的范围可以在10毫米(mm)至20毫米之间，避免方卡子40与悬绳器10之间的距离太大，影响抽油机的工作。

例如，悬绳器10与方卡子40距离变化值的阈值可以为10毫米、15毫米等。

在本公开实施例中，方卡子40也可以叫做光杆卡子，方卡子40由相互铰接的第一块状部分和第二块状部分组成。第一块状部分和第二块状部分具有相互贴合的面，第一块状部分和第二块状部分贴合的面上均具有相互配合的半圆形凹槽，两个半圆形凹槽形成圆柱形通孔，第一块状部分和第二块状部分均具有相互连通的固定通孔，固定通孔和铰接轴分别位于圆柱形通孔相对的两侧，圆柱形通孔沿铰接轴的长度方向布置，固定通孔源垂直于铰接轴的长度方向布置。安装方卡子40时，先将光杆30放入其中一个半圆形凹槽内，然后将第一块状部分和第二块状部分贴合，再将螺栓依次穿过第一块状部分和第二块状部分的固定通孔，然后在螺栓上旋入螺母，使方卡子40固定在光杆30上。

在本公开实施例中，光杆30在光杆通孔102内可移动，且光杆30上端不需与抽油机的驴头连接，保证在悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，悬绳器10依然能够向井下移动，避免悬绳器10与驴头之间的钢丝绳20的螺旋状钢丝束解开，出现钢丝绳打扭的情况。

在本公开实施例中，光杆通孔102的直径大于光杆30的直径，保证光杆30能够在光杆通孔102中顺畅地移动。

例如，光杆通孔102的直径与光杆30的差值的范围可以在1毫米至5毫米之间。

如图1所示，测距监控器50安装在光杆30上，测距监控器50、方卡子40和光杆30均是同步运动的。在正常情况下，悬绳器10与光杆30是同步运动的，当悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，方卡子40与悬绳器10之间的距离会变大。可以将测距监控器50安装在方卡子40上，当悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，测距监控器50与悬绳器10之间的距离也会变大，根据测距监控器50与悬绳器10之间的距离变化值可以确定方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值。

在其他实现方式中，测距监控器50也可以安装在悬绳器10上，通过测量测距监控器50与方卡子40之间的距离变化值确定方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值。

再次参见图1，测距监控器50包括磁力检测器501，磁力检测器501包括磁力检测器主体511和磁块512，在初始状态下，磁力检测器主体511与磁块512接触。磁力检测器主体511固定在光杆30上，磁块512固定在悬绳器10的表面。

在该实现方式中，磁力检测器501的体积较小，方便安装。在初始状态下，磁力检测器主体511与磁块512接触，当光杆30与悬绳器10出现不同步现象时，磁力检测器主体511与磁块512之间的距离变大，磁力检测器主体511与磁块512之间的距离越大，磁力越小，可以根据磁力的大小确定磁力检测器主体511与磁块512之间的距离，从而判断磁力检测器主体511与磁块512的距离变化值，也即方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值。

示例性地，磁力检测器主体511可以通过铁质螺栓513与磁块512连接，铁质螺栓513固定在磁力检测器主体511上，在初始状态下，铁质螺栓513的一个端面与磁块512接触。当悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，铁质螺栓513与磁块512脱开，由于铁质螺栓513与磁块512的距离增大，磁力检测器主体511检测到的铁质螺栓513受到的磁力变小，磁力检测器主体511将铁质螺栓513与磁块512之间的磁力值对应的电信号传送给电控柜60，电控柜60根据接收的电信号的大小判断铁质螺栓513与磁块512之间的距离，从而确定悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值。

例如，电信号指示的磁力值越小，铁质螺栓513与磁块512之间距离越大，当磁力小于磁力阈值时，表明悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值超过了阈值，此时，电控柜60控制抽油机停止工作。

如图1所示，磁力检测器主体511固定在光杆30上，磁块512固定在悬绳器10上，在初始状态下，铁质螺栓513与磁块512接触，铁质螺栓513与磁块512之间的距离就是悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值。

在其他实现方式中，也可以将磁力检测器主体511固定在悬绳器10上，磁块512固定在光杆30上，同样可以测量方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值。

图4是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图。参见图4，测距监控器50包括压力检测器502，压力检测器502包括压力检测器主体521和压缩弹簧522。压力检测器主体521固定在光杆30上，压缩弹簧522连接压力检测器主体521和悬绳器10。

在该实现方式中，压力检测器502结构简单，且压力检测器502价格便宜容易获得。在采用压力检测器502时，可以通过检测到的压缩弹簧522对压力检测器主体521的压力，以及压缩弹簧522劲度系数确定方卡子40与悬绳器10之间的距离，再根据方卡子40与悬绳器10的初始距离，确定悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值。

如图4所示，压力检测器主体521固定在光杆30上，压缩弹簧522连接压力检测器主体521和悬绳器10，当悬绳器10与光杆30出现不同步的现象时，压力检测器主体521和悬绳器10之间的距离会增大，使压缩弹簧522受到的压力减小。压力检测器主体521检测到的压力减小，压力检测器主体521将检测的压力对应的电信号传送给电控柜60，电控柜60根据接收的电信号的大小判断铁质螺栓513与磁块512之间的距离，从而确定悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值。

在其他实现方式中，压力检测器主体521也可以固定在悬绳器10上，压缩弹簧522连接压力检测器主体521和方卡子40，通过检测器主体521和方卡子40之间的距离变化值确定悬绳器10与方卡子40之间的距离变化值。

图5是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的结构示意图。参见图5，测距监控器50包括超声波探头503。超声波探头503固定在光杆30上，超声波探头503朝向悬绳器10布置。

在该实现方式中，可以通过超声波探头503直接测量方卡子40和悬绳器10之间的距离，再根据方卡子40和悬绳器10之间的初始距离确定方卡子40和悬绳器10之间的距离变化值。

如图5所示，超声波探头503固定在光杆30上，超声波探头503朝向悬绳器10布置，超声波探头503向悬绳器10发送超声波，超声波遇到悬绳器10后返回，被超声波探头503接收，超声波探头503根据发送和接收的超声波的时间差确定超声波探头503与悬绳器10之间的距离。然后确定超声波探头503与悬绳器10之间的距离变化值，最终确定方卡子40和悬绳器10之间的距离变化值。

在其他实现方式中，超声波探头503可以固定在悬绳器10上，超声波探头503朝向方卡子40布置。通过方卡子40与超声波探头503之间的距离变化值确定方卡子40和悬绳器10之间的距离变化值。

再次参见图1、图4和图5，测距监控器50还包括信号发送天线504。再次参见图2，电控柜60包括信号接收天线601。

图6是本公开实施例提供的一种抽油机监控设备的框图。参见图6，测距监控器50还包括与信号发送天线504电连接的信号发送器505，电控柜60还包括与信号接收天线601电连接的信号接收器602。

在该实现方式中，测距监控器50将测量的数据通过信号发送天线504传输给信号发送器505，信号发送器505将数据发送给信号接收器602，信号接收器602将数据发送给信号接收天线601，电控柜60根据信号接收天线601接收的数据控制抽油井的工作状态。

在本公开实施例中，电控柜60内可以布置智能停井装置603，智能停井装置603与信号接收天线601电连接，接收信号接收天线601传输的电信号，从而控制抽油井的工作状态。在方卡子40与悬绳器10之间的距离变化值大于阈值时，智能停井装置接收电信号后断开电路，控制抽油井停止工作。

再次参见图1、图4和图5，抽油机监控设备还可以包括载荷传感器70，载荷传感器70套设在光杆30上，且载荷传感器70位于悬绳器10和方卡子40之间。

在该实现方式中，载荷传感器70用于测量和监测井下抽油泵运行工况，例如，根据光杆30在上下往复运动过程中受到的载荷力的大小，可以判断井下抽油泵运行工况。

在本公开实施例中，载荷传感器70位于悬绳器10和方卡子40之间，如果悬绳器10与方卡子40的距离发生变化，驴头在带动悬绳器10向上运动的过程中，悬绳器10会对载荷传感器70产生撞击。悬绳器10与方卡子40的距离变化值越大，撞击力度就越大，容易造成载荷传感器70损坏。通过本公开的抽油机监控设备可以在悬绳器10与方卡子40的距离发生变化时及时发现故障，对抽油井进行停井，或者通过电控柜60自动控制抽油井停井，不但可以及时发现悬绳器与光杆的不同步现象，而且可以避免撞坏载荷传感器70。

再次参见图1、图4和图5，悬绳器10包括上承载板103、下承载板104和连接板105，上承载板103与下承载板104通过连接板105连接，悬绳器10的顶面为上承载板103的顶面，悬绳器10的底面为下承载板104的底面，钢丝绳20和光杆30均依次穿过上承载板103和下承载板104。

在该实现方式中，布置上承载板103和下承载板104，在上承载板103或者下承载板104中的一个损坏的情况下，另一个能够承受悬绳器10的重量，避免悬绳器10脱落。

示例性地，连接板105可以为柱状连接板，上承载板103和下承载板104通过两个连接板105连接，保证上承载板103和下承载板104连接的稳固性。

再次参见图1、图4和图5，抽油机监控设备还包括金属管80，钢丝绳20穿过金属管80的通孔，钢丝绳20的一端固定在金属管80内，且金属管80与悬绳器10的底面接触，金属管80的直径大于钢丝绳通孔101的直径。

在该实现方式中，将钢丝绳20穿过金属管80的通孔，使金属管80套设在钢丝绳20上，并将钢丝绳20的一端固定在金属管80内，避免钢丝绳20从钢丝绳通孔101中脱出。

示例性地，为了能够将钢丝绳20的一端固定在金属管80内，保证钢丝绳20的稳定性，可以在钢丝绳20穿过金属管80的通孔后，在金属管80内灌入铅，避免钢丝绳20从钢丝绳通孔101中脱出。

本公开实施例还提供的一种抽油机系统，抽油机系统包括抽油机监控设备和抽油机，抽油机与电控柜电连接。

本公开提供的抽油机系统解决了完全依靠员工巡检，无法及时发现并及时停井的问题。

该抽油机系统实现自动监测与保护功能，当发生悬绳器与光杆不同步、悬绳器与方卡子脱开时，监测装置自动监测并发出信号使抽油机停井，不再单纯依靠员工巡检和手动停井。

本公开提供的抽油机系统解决了由此产生其它故障而增加员工工作量、生产成本和影响油井正常生产的问题。

该抽油机系统实现了悬绳器与方卡子脱开即自动停井，不会出现悬绳器与光杆不同步，造成方卡子与悬绳器的持续撞击现象，使悬绳器对载荷传感器造成撞击，从而避免了载荷传感器损坏、光杆打弯、方卡子打撸、光杆断、钢丝绳打扭等其它故障的发生，由此减少或避免了更换传感器、更换光杆、更换悬绳器等工作，就可以采取有针对性的措施进行处理，恢复油井生产。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。