确定用于井的泵送单元的操作参数的设备和装置及操作参数生成器制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了确定用于井的泵送单元的操作参数的设备和装置及操作参数生成器。一示例性装置包括壳体和定位在壳体中的控制器。所述控制器用于确定操作泵送单元的马达的速率以使得施加到所述泵送单元的光杆上的负载处于参考负载阈值内或使得所述光杆的速度处于参考速度的阈值内。该设备和装置基本上减轻了重油应用中泵送单元的下行程上的杆漂浮。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及碳氢化合物和/或流体生产，更具体地，涉及确定用于井的泵送单元的参数的设备和装置及操作参数生成。
技术介绍
泵送单元用于从井中提取流体(例如碳氢化合物)。因为泵送单元循环地从井中提取流体，不同的力施加到泵送单元的部件上。
技术实现思路
一示例性的确定用于井的泵送单元的操作参数的设备包括：曲柄臂角度确定装置，以确定泵送单元的曲柄臂的第一角度；扭矩因子确定装置，以确定针对所述泵送单元的第一扭矩因子，所述第一扭矩因子包括光杆位置相对于所述泵送单元的曲柄臂角度的变化率；以及基于所述曲柄臂的所述第一角度、所述第一扭矩因子和参考光杆速度，确定操作所述泵送单元的马达的速率以使得所述光杆能够以所述参考光杆速度移动。在一个实施方式中，确定用于井的泵送单元的操作参数的设备还包括马达移动装置，以使得所述马达以所确定的速率移动。在一个实施方式中，所述曲柄臂的所述第一角度基于参考表。在一个实施方式中，确定用于井的泵送单元的操作参数的设备还包括：光杆移动装置，以使用所述马达移动所述光杆通过所述泵送单元的第一循环；脉冲计数值确定装置，以使用第一传感器在第一时间确定通过所述第一循环的所述马达的第一脉冲计数值，所述第一时间基本上是相等间隔的；位置值确定装置，以使用第二传感器在所述第一时间确定通过所述第一循环的所述光杆的第一位置值；脉冲计数关联装置，以将所述第一脉冲计数值与所述第一位置值中的各个第一位置值相关联以校准所述泵送单元；以及参考表生成装置，以使用在所述第一时间获得的所述第一脉冲计数值和所述第一位置值生成所述参考表以示出所述第一脉冲计数值和所述第一位置值之间的相关性。在一个实施方式中，确定用于井的泵送单元的操作参数的设备还包括第一光杆位置确定装置，以确定与所述曲柄臂的所述第一角度相关联的所述光杆的第一位置。在一个实施方式中，确定用于井的泵送单元的操作参数的设备还包括第二光杆位置确定装置，以确定所述光杆的第二位置和所述曲柄臂的第二角度。在一个实施方式中，基于所述光杆的所述第一位置和所述第二位置以及所述曲柄臂的所述第一角度和所述第二角度确定所述扭矩因子。一示例性泵送单元操作参数生成器包括第一控制器，以确定泵送单元的曲柄臂的第一角度；第二控制器，以确定所述泵送单元的第一扭矩因子，所述第一扭矩因子包括光杆的位置相对于所述曲柄臂的角度的变化率；第三控制器，以确定所述光杆上的第一负载；第四控制器，以将所述第一负载与参考负载相比较；并且基于所述第一负载和所述参考负载之间的所述比较，确定操作所述光杆的速度以使得所述光杆上的所述参考负载能够基本上类似于后续确定的所述光杆上的负载。在一个实施方式中，泵送单元操作参数生成器还包括基于所述曲柄臂的所述第一角度、所述第一扭矩因子和所述确定的光杆速度，确定操作所述泵送单元的马达的速率以使得所述光杆能够以所述确定的光杆速度移动。在一个实施方式中，泵送单元操作参数生成器还包括第五控制器，以使得所述马达以所述确定的速率移动。在一个实施方式中，所述曲柄臂的所述第一角度基于参考表。在一个实施方式中，所述第五控制器还使用所述马达移动所述光杆通过所述泵送单元的第一循环；其中所述第一控制器还使用第一传感器在第一时间确定通过所述第一循环的所述马达的第一脉冲计数值，所述第一时间基本上是相等间隔的；其中所述第二控制器还使用第二传感器在所述第一时间确定通过所述第一循环的所述光杆的第一位置值；其中所述第三控制器还将所述第一脉冲计数值与所述第一位置值中的各个第一位置值相关联以校准所述泵送单元；以及其中所述第四控制器还使用在所述第一时间获得的所述第一脉冲计数值和所述第一位置值生成所述参考表以示出所述第一脉冲计数值和所述第一位置值之间的相关性。在一个实施方式中，所述第一控制器还确定与所述曲柄臂的所述第一角度相关联的所述光杆的第一位置。在一个实施方式中，所述第一控制器还确定所述光杆的第二位置并基于所述光杆的所述第二位置确定所述曲柄臂的第二角度。在一个实施方式中，基于所述光杆的所述第一位置和所述第二位置以及所述曲柄臂的所述第一角度和所述第二角度确定所述扭矩因子。一示例性的确定泵送单元的操作参数的装置包括：壳体；以及定位在所述壳体中的控制器，所述控制器用于确定操作泵送单元的马达的速率以使得施加到所述泵送单元的光杆上的负载处于参考负载的阈值内或使得所述光杆的速度处于参考速度的阈值内。在一个实施方式中，所述控制器用于基于曲柄臂的第一角度、扭矩因子和确定的光杆速度，确定操作所述马达的所述速率以使得施加到所述光杆上的负载处于所述参考负载的阈值内。在一个实施方式中，所述光杆速度使得所述光杆上的负载能够基本上类似于参考负载。在一个实施方式中，所述控制器用于基于所述曲柄臂的第一角度、扭矩因子和所述参考速度，确定操作所述马达的速率以使得所述光杆的速度位于所述参考速度的阈值内。在一个实施方式中，所述控制器用于基于所述光杆的第一位置和第二位置、所述曲柄臂的所述第一角度和所述曲柄臂的第二角度确定所述扭矩因子。以上公开的设备、装置等基本上减轻了重油应用中泵送单元的下行程上的杆漂浮；基本上避免了泵送单元行程的再生部分；使泵送单元每分钟的行程数最大化；和/或减少和/或使泵送单元的光杆应力变化范围最小化。附图说明图1示出了用于井的示例性泵送单元，在其上在此公开的示例可以得到实施。图2示出了另一个用于井的示例性泵送单元，在其上在此公开的示例可以得到实施。图3示出了另一个用于井的示例性泵送单元，在其上在此公开的示例可以得到实施。图4-8是表示可用于实施图1-3的示例性泵送单元的示例性方法的流程图。图9是用于实施图4-8的方法和/或图1-3的设备的处理器平台。这些附图并非按比例绘制。在任何可能的情况下，在所有附图和所附的书面描述中使用相同的附图标记代表相同或相似部件。具体实施方式由于井的泵送单元通过循环运动，井下流体对泵送单元的抽油杆柱施加摩擦力。如果井下流体例如是高粘度油，在抽油杆串向下行程期间施在抽油杆柱的摩擦力可以足以导致抽油杆串和光杆以比预期慢的速率运动入(例如落入)井中并且与泵送单元的承载杆分离。光杆/承载杆分离可被称为杆漂浮。在一些示例中，光杆和承载杆的分离会使得传动箱过载和/或冲击加载泵送单元和/或抽油杆串。在一些示例中，杆漂浮可通过更高的马达扭矩检测到，因为当光杆和承载单元分离时，在没有光杆的负载的辅助的情况下，马达升起泵送单元的配重。在一些示例中，如果测量到的光杆负载降到预定阈值之下，可以检测到杆漂浮。一些已知方法已经试图通过在检测到杆漂浮时降低马达速度来解决杆漂浮问题。但是，检测到杆漂浮时降低马达速度其本身不会防止杆漂浮，原因是光杆或许正运动通过其行程的高速区段。在高杆速区段，泵送单元的机械设计和承载杆速度与马达/曲柄臂角速度之间的正弦关系可导致承载杆继续向下加速并与抽油杆串分离。相比一些已知方法，此处公开的示例解决了杆漂浮问题，方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定用于井的泵送单元的操作参数的设备，其特征在于，所述设备包括：曲柄臂角度确定装置，以确定泵送单元的曲柄臂的第一角度；扭矩因子确定装置，以确定针对所述泵送单元的第一扭矩因子，所述第一扭矩因子包括光杆位置相对于所述泵送单元的曲柄臂角度的变化率；以及基于所述曲柄臂的所述第一角度、所述第一扭矩因子和参考光杆速度，确定操作所述泵送单元的马达的速率以使得所述光杆能够以所述参考光杆速度移动。

【技术特征摘要】
2014.07.01 US 14/321,5281.一种确定用于井的泵送单元的操作参数的设备，其特征在于，所述设备包括：
曲柄臂角度确定装置，以确定泵送单元的曲柄臂的第一角度；
扭矩因子确定装置，以确定针对所述泵送单元的第一扭矩因子，所述第一扭矩因子包括光杆位置相对于所述泵送单元的曲柄臂角度的变化率；以及
基于所述曲柄臂的所述第一角度、所述第一扭矩因子和参考光杆速度，确定操作所述泵送单元的马达的速率以使得所述光杆能够以所述参考光杆速度移动。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括马达移动装置，以使得所述马达以所确定的速率移动。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述曲柄臂的所述第一角度基于参考表。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括：
光杆移动装置，以使用所述马达移动所述光杆通过所述泵送单元的第一循环；
脉冲计数值确定装置，以使用第一传感器在第一时间确定通过所述第一循环的所述马达的第一脉冲计数值，所述第一时间基本上是相等间隔的；
位置值确定装置，以使用第二传感器在所述第一时间确定通过所述第一循环的所述光杆的第一位置值；
脉冲计数关联装置，以将所述第一脉冲计数值与所述第一位置值中的各个第一位置值相关联以校准所述泵送单元；以及
参考表生成装置，以使用在所述第一时间获得的所述第一脉冲计数值和所述第一位置值生成所述参考表以示出所述第一脉冲计数值和所述第一位置值之间的相关性。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括第一光杆位置确定装置，以确定与所述曲柄臂的所述第一角度相关联的所述光杆的第一位置。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括第二光杆位置确定装置，以确定所述光杆的第二位置和所述曲柄臂的第二角度。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，基于所述光杆的所述第一位置和所述第二位置以及所述曲柄臂的所述第一角度和所述第二角度确定所述扭矩因子。
8.一种泵送单元操作参数生成器，其特征在于，包括：
第一控制器，以确定泵送单元的曲柄臂的第一角度；
第二控制器，以确定所述泵送单元的第一扭矩因子，所述第一扭矩因子包括光杆的位置相对于所述曲柄臂的角度的变化率；
第三控制器，以确定所述光杆上的第一负载；
第四控制器，以将所述第一负载与参考负载相比较；并且
基于所述第一负载和所述参考负载之间的所述比较，确定操作所述光杆的速度以使得所述光杆上的所述参考负载能够基本上类似于后续确定的所述光杆上的负载。
9.根据权利要求8所述的泵送单元操作参数生成器，其特征在于，还包括基于所述曲柄臂的所述第一角度、所述第一扭矩因子和所述确定的光杆速度，确定操...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·米尔斯，
申请(专利权)人：布里斯托尔DBA远程自动化解决方案公司，
类型：新型
国别省市：美国;US