智能双速采油控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及抽油机控制装置技术领域，是一种智能双速采油控制装置，其包括数据采集处理装置、双速电动机、能够固定安装在抽油机配电箱内的电流互感器和电压互感器、能够固定安装在抽油机上并检测抽油机上下始点位置的位置传感器、以及能够固定安装在油井井口上的压力传感器。本发明专利技术结构合理而紧凑，使用方便，其通过减去载荷传感器，并将变频器改为双速电动机，采用价格低廉、免维护的电流互感器和电压互感器，传感装置成本低廉、寿命长、维护量少，通过数据采集处理装置能够实现智能运行和节约电能，通过数据传输装置能够满足用户的数字化和智能化采油的需求，具有成本低、可靠性高、简便、高效的特点。

【技术实现步骤摘要】
智能双速采油控制装置
本专利技术涉及抽油机控制装置
，是一种智能双速采油控制装置。
技术介绍
目前在油田的开发过程中，一方面随着油井开采时间的延长及抽油泵泄漏、泵体中油气比变化等因素的影响，使得抽油泵都不同程度地存在空抽或充满度不足的现象，造成了游梁式抽油设备的无效磨损和电能的浪费，增大了抽油设备运行维护费用；另一方面，随着信息和电子技术的发展，特别是物联网和智能油田建设技术在油田的推广应用，需要将油井的电流、示功图、液面、产液量等生产数据上传至中央控制室，以实现油井的智能化动态控制。油田在开发过程中，针对泵充满度不足或空抽的情况，采取的节能措施主要有三种：一是将连续采油方式变为间歇采油方式，该方法由于采用分段开井模式，易造成液体采出不及时使得液面升高，从而降低地层含油混合液体流入井筒的能力、减低油井产液量；同时，在冬季时采用间歇采油方式容易出现冻裂采油管线的生产事故；二是调整电动机的皮带轮或抽油机的冲程，该方式较适合于生产能力严重长期过剩的油井，对于生产能力过剩不严重或产量变化较大的油井，如果频繁地进行，将导致工人的劳动强度大和采油成本的快速高，如果不及时进行调参作业，将会导致油井的产量下降；三是采用变频调速装置，该方式是利用变频调速器通过控制电动机输入电源的频率，来调节和控制电动机的转速或抽油机的冲次，以实现油井供液能力和产液能力的合理匹配，变频调速装置的核心是变频调速器，有人工和手动两种控制方式。从理论上讲，采用变频调速装置能够实现油井供液能力和产液能力的合理匹配，能够实现吨液的最低耗电量和耗电费用，但在生产实际过程中远未实现上述目标，其主要原因为：1.故障率高、寿命低，游梁式抽油机的一个工作周期分为上下两个冲程，上冲程时电动机消耗的电能和抽油机平衡块势能共同拖动抽油杆向上运动，下冲程时抽油杆的自重与其在产液中的浮力差及抽油泵活塞至井口的液重拖动平衡块向上运动及电动机的运转，当向下的拖动力较大，电动机的旋转速度超过同步转速时，电动机便会变为发电机向电网发出电能，对于大多数游梁式抽油机而言，一个冲程内，电动机会存在一个或一个以上的发电机状态，即向电网返输电能的状态，变频调速器按照工作原理可以分为矩阵式变频器（交-交）和交直交变频器两种，无论矩阵变频器还是交直交变频器都是由大量的电子元器件构成，在抽油机的野外工作环境条件下，本身对其长期有效的寿命就是严峻的考验，再加之抽油机下冲程返输电能状态的存在，尽管研究机构和生产厂商经过了多年的不懈努力，在全国油田中长期有效使用的成功案例仍不多见；2.是成本高、节电不节钱，为了解决变频器在抽油机上的应用问题，生产制造单位或者选择质量或等级更高的电子元器件，以提高其适应严酷环境的能力，延长其使用寿命，或者在交-直-交型变频器的直流母排上安装泄放电阻，以损失电能的方式换取寿命；或是再设计和增加一套反向变频装置，把多余的电能返输到电网，这样要么降低了变频器的节电能力、要么增加了变频器的制造成本，而变频器本身就属于高价值的技术产品，以一台37kW的变频器为例，普通型的价格约为3.7万元，在抽油机上使用的变频器因要增加直流泄放电阻或返输电能的变频电路等附加元件，单价在5.0万元以上；37kW变频器拖动的一般为十型抽油机，平均小时耗电为8.0kWh，节电率按20%、电价按0.68元/kWh、年运行5000小时，则其静态投资回收期为：50000/（5000*0.5*0.2*8）=9.2年，然而现有变频器在抽油机上连续正常使用9.2年的可能性极小，致使现有技术人员通常都认定在抽油机上使用变频器必然赔钱。对于数据采集，目前在国内，大部分油田一般都使用动力仪来测得地面示功图，但是在现场，工人使用动力仪频率少，每隔一个月才使用一次，通过测量结果最终判断出油井的工作状况，这种传统地面示功图分析方法不仅给带来了人力上和物力上的浪费，也浪费了时间，降低了油井工作的效率，并且动力仪在现场的使用次数有限，不能及时做出故障诊断，会给油田带来不必要的经济损失，也大大减低了工作的效率。为了实现油田生产的自动化和智能化，提高油井运行状况分析的及时性，一般根据对油井分析的需要，采用电流互感器、电压互感器、压力传感器、载荷传感器分别用于采集抽油机运行电流、运行电压、油管压力、套管压力数据和示功图，其关键和核心部件是载荷传感器。目前，油田上用于自动化系统中的载荷传感器主要存在以下问题：1.有效寿命短，载荷传感器长期处于交变载荷的拉伸过程中，容易引起弹性系数发生变化甚至失效，准确测量的有效寿命较短；2.价格昂贵，载荷传感器包括力的测量和位移的测量两部分，按照测力原理可分为电阻应变式、压电式、压阻式等；按照测位移原理可分为拉线式、激光式和加速度式等；按照工作方式可分为有线和无线两种，由于制造工艺复杂、元气件多，导致其销售价格较高，质量较好的载荷传感器的单台售价在1000元以上，在有效寿命较短的情况下，提高了自动控制系统的运行费用；3.适应性低，载荷传感器需要安装在机架和光杆上，如果采用有线方式，需要通过较长距离的引线与数据采集装置和供电电源相连，在载荷传感器与引线随着抽油机运动而运动的状况下，极易出现故障；如果采用无线方式需要不定期更换电池，维护工作量较大。尽管载荷传感器有测量数据准确的优点，但有效寿命短、价格昂贵和适应性低成为载荷传感器、甚至机械采油系统自动控制在全油田大力推广的主要障碍。因此，现有油井测量控制和拖动系统无法满足上述实际需求，急需开发出既能实现油井的智能动态控制，又能满足生产数据实时上传的测控装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种智能双速采油控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有采油机控制装置存在变频采油测控系统制造维护成本较高、无法长期稳定可靠工作的问题。本专利技术还进一步解决了现有采油机控制装置无法实现生产数据可靠实时上传的问题。本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种智能双速采油控制装置，包括数据采集处理装置、双速电动机、能够固定安装在抽油机配电箱内的电流互感器和电压互感器、能够固定安装在抽油机上并检测抽油机上下始点位置的位置传感器、以及能够固定安装在油井井口上的压力传感器；电流互感器、电压互感器、位置传感器和压力传感器分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接，数据采集处理装置的信号输出端子电连接有能够控制双速电动机高低速工作状态的继电接触器自控装置，数据采集处理装置上安装有数据传输装置。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述数据采集处理装置可包括壳体、模数转换模块、中央处理器和数模转换模块；电流互感器、电压互感器、位置传感器和压力传感器的信号输出端分别与模数转换模块的输入端子电连接，模数转换模块的输出端子与中央处理器的信号输入端电连接，中央处理器的信号输出端与数模转换模块的输入端子电连接。上述继电接触器自控装置可包括能够固定安装在抽油机配电箱内的高速自控继电接触器和低速自控继电接触器，高速自控继电接触器包括高速自控接触器线圈和能够因高速自控接触器线圈通电而闭合的高速自控接触器常开触点，低速自控继电接触器包括低速自控接触器线圈和能够因低速自控接触器线圈通电而闭合的低速自控接触器常开触点；高速自控接触器线圈电连接在数模转换模块的第一输出端上，低速自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能双速采油控制装置，其特征在于包括数据采集处理装置、双速电动机、能够固定安装在抽油机配电箱内的电流互感器和电压互感器、能够固定安装在抽油机上并检测抽油机上下始点位置的位置传感器、以及能够固定安装在油井井口上的压力传感器；电流互感器、电压互感器、位置传感器和压力传感器分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接，数据采集处理装置的信号输出端子电连接有能够控制双速电动机高低速工作状态的继电接触器自控装置，数据采集处理装置上安装有数据传输装置。

【技术特征摘要】
1.一种智能双速采油控制装置，其特征在于包括数据采集处理装置、双速电动机、能够固定安装在抽油机配电箱内的电流互感器和电压互感器、能够固定安装在抽油机上并检测抽油机上下始点位置的位置传感器、以及能够固定安装在油井井口上的压力传感器；电流互感器、电压互感器、位置传感器和压力传感器分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接，数据采集处理装置的信号输出端子电连接有能够控制双速电动机高低速工作状态的继电接触器自控装置，数据采集处理装置上安装有数据传输装置。2.根据权利要求1所述的智能双速采油控制装置，其特征在于数据采集处理装置包括壳体、模数转换模块、中央处理器和数模转换模块；电流互感器、电压互感器、位置传感器和压力传感器的信号输出端分别与模数转换模块的输入端子电连接，模数转换模块的输出端子与中央处理器的信号输入端电连接，中央处理器的信号输出端与数模转换模块的输入端子电连接。3.根据权利要求1或2所述的智能双速采油控制装置，其特征在于继电接触器自控装置包括能够固定安装在抽油机配电箱内的高速自控继电接触器和低速自控继电接触器，高速自控继电接触器包括高速自控接触器线圈和能够因高速自控接触器线圈通电而闭合的高速自控接触器常开触点，低速自控继电接触器包括低速自控接触器线圈和能够因低速自控接触器线圈通电而闭合的低速自控接触器常开触点；高速自控接触器线圈电连接在数模转换模块的第一输出端上，低速自控接触器线圈电连接在数模转换模块的第二输出端上；双速电动机的控制电路包括继电接触器高速控制电路和继电接触器低速控制电路，在继电接触器高速控制电路中的高速控制继电器线圈的一端电串接有高速自控接触器常开触点，在继电接触器低速控制电路中的低速控制继电器线圈的一端电串接有低速自控接触器常开触点。4.根据权利要求1或2所述的智能双速采油控制装置，其特征在于数据传输装置包括传输模块、有线通讯模块、有线输出接口、无线通讯模块和远程通讯天线；传输模块、有线通讯模块和无线通讯模块安装在数据传输装置的壳体内部，有线输出接口和远程通讯天线安装在壳体上，传输模块的输入端与中央处理器的通信端电连接，传输模块的输出端电连接有有线通讯模块和无线通讯模块，有线通讯模块的信号输出端与有线输出接口电连接，无线通讯模块的信号输出端与远程通讯天线电连接并能够发射远程无线数据信号。5.根据权利要求3所述的智能双速采油控制装置，其特征在于数据传输装置包括传输模块、有线通讯模块、有线输出接口、无线通讯模块和远程通讯天线；传输模块、有线通讯模块和无线通讯模块安装在数据传输装置的壳体内部，有线输出接口和远程通讯天线安装在壳体上，传输模块的输入端与中央处理器的通信端电连接，传输模块的输出端电连接有有线通讯模块和无线通讯模块，有线通讯模块的信号输出端与有线输出接口电连接，无线通讯模块的信号输出端与远程通讯天线电连接并能够发射远程无线数据信号。6.根据权利要求4所述的智能双速采油控制装置，其特征在于有线输出接口通过数据线缆电连接有计算机或数据记录仪。7.根据权利要求5所述的智能双速采油控制装置，其特征在于有线输出接口通过数据线缆电连接有计算机或数据记录仪。8.根据权利要求1或2所述的智能双速采油控制装置，其特征在于电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的一次线圈分别套装在双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的一次线圈的接线端子分别与双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线电连接，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接。9.根据权利要求3所述的智能双速采油控制装置，其特征在于电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的一次线圈分别套装在双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的一次线圈的接线端子分别与双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线电连接，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接。10.根据权利要求4所述的智能双速采油控制装置，其特征在于电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的一次线圈分别套装在双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的一次线圈的接线端子分别与双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线电连接，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接。11.根据权利要求5所述的智能双速采油控制装置，其特征在于电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的一次线圈分别套装在双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的一次线圈的接线端子分别与双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线电连接，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接。12.根据权利要求6所述的智能双速采油控制装置，其特征在于电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的一次线圈分别套装在双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的二次线圈的接线端子分别与数据采集处理装置的信号输入端子电连接；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器的一次线圈的接线端子分别与双速电动机的A相电源线、B相电源线和C相电源线电连接，A相电压互感器、B相电压互感...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汉，来现利，鲍钟峻，
申请(专利权)人：克拉玛依市博瑞科技发展有限公司，克拉玛依中兴石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65