提高游梁式抽油机泵效的自动控制设备和方法技术

本申请涉石油排采工艺技术领域，尤其涉及一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制设备和方法。本申请提供的提高游梁式抽油机泵效的自动控制方法，包括：设置在所述抽油机上的采集模块，用于采集载荷信号和游梁角度信号；连接所述采集模块的第一控制器，接收并基于所述载荷信号和游梁角度信号，绘制示功图；连接所述第一控制器的第二控制器，基于所述示功图和预设数据确定所述抽油机的实际充满度；连接所述第二控制器的第三控制器，用于基于所述实际充满度的变化调节所述抽油机的驱动电机的转速，以在不改变抽油机最佳工作冲次的条件下，通过改变抽油机上冲程和下冲程的时间分配，来改善抽油机泵的充满度。

【技术实现步骤摘要】
提高游梁式抽油机泵效的自动控制设备和方法
本申请涉及石油排采相关
，尤其涉及一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制设备和方法。
技术介绍
在石油生产中，对抽油机泵效的了解是一项重要和必要的日常管理工作。因为泵效直接反映了抽油机的生产效率，即是说，抽油机的单位产出所需要的消耗的大小。泵效越高则抽油机生产单位产量所需要的投入就越小，经济效益就越好。而抽油机的实时泵效与泵的实时充满度有直接关系。因此，在很大程度上游梁式抽油机的实时泵效取决于泵充满度的大小。通常，游梁式抽油机泵的充满度受到多重因素的影响。其中，抽油机在单位时间内抽取的次数，行业术语称为“冲次”，对抽油机泵的充满度有较为直接的影响。一般地说，在抽油机各部分机械性能良好时，当抽油机在单位时间内从地下油层抽取的油液量与该油井从地下油层中获取的油液补给量相等时(称为“供排平衡”)，抽油机泵的充满度会处于比较理想的状态。但如果抽油机在单位时间内排出量大于油井油液的补给量，则抽油机的充满度就会有降低的趋势。极端情况下，当抽油机的排出量>>井下油液的补给量时，则抽油机泵的充满度将可能处于完全不能接受的状态。因而，在石油的日常生产中，保持抽油机的供排平衡是一项最为重要的工作。实现抽油机供排平衡的方法可以是根据实时监测到的油井内石油油液在抽油机工作状态下的实际液位(称为“动液面”)的高度的变化来调整抽油机的冲次数；也可以是根据监测到的抽油机泵内的充满度的变化来调整抽油机的冲次。特别是后者，最常见于对于地下石油储量不够十分丰富时对抽油机冲次的调整。极端条件下，当油井的供液量低至无法满足抽油机最低运行冲次时的充满度或泵效的最小要求时，人们将使抽油机运行于一种称为“间抽”的生产工艺，以避免抽油机的空抽(又称为“泵空”)现象的发生。在间抽运行下，抽油机是间歇性工作的。即抽油机运行一定的时间，停止一定的时间，周而复始。但是这种间抽运行的运行与停止时间也是由人工根据经验设定的，一般很难比较精确地与井下的供液能力实现较好的匹配。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制设备和方法，以解决相关技术中的问题。本申请的目的是通过以下技术方案实现的：基于本申请的第一方面，提供一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，包括：设置在所述抽油机上的采集模块，用于采集载荷信号和游梁角度信号；连接所述采集模块的第一控制器，接收并基于所述载荷信号和游梁角度信号，绘制示功图；连接所述第一控制器的第二控制器，基于所述示功图和预设数据确定所述抽油机的实际充满度；连接所述第二控制器的第三控制器，用于基于所述实际充满度的变化调节所述抽油机的驱动电机的转速，以在不改变抽油机最佳工作冲次的条件下，通过改变抽油机上冲程和下冲程的时间分配，来改善抽油机泵的充满度。可选的，所述采集模块包括：设置在抽油机悬点处的载荷测量仪，用于连续测量抽油机的载荷状态，并输出载荷信号；安装在抽油机游梁支撑轴处游梁摆角测量仪，用于连续测量游梁角度信号。可选的，所述游梁摆角测量仪为脉冲输出式游梁摆角测量仪。可选的，还包括：人机交互设备；所述人机交互设备分别连接所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，用于供他人输入预设数据。可选的，还包括：显示器；所述显示器分别连接所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，用于显示运行数据；其中，所述运行数据包括：冲次、充满度。可选的，所述第三控制器用于：调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间；比较调节前后充满度的变化；若调节后充满度提高，则再次执行步骤：调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间；若调节后充满度不变，调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间减少第一预设值的时间；若调节后充满度降低，则调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间减少第一预设值的时间；比较调节前后充满度的变化，若调节后充满度提高，则再次执行步骤：调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间减少第一预设值的时间。可选的，所述第三控制器包括：存储器；第一比较器；第二比较器、计算单元、控制单元；所述存储器用于存储每次采集的实际充满度；计算单元分别连接所述存储器、所述第一比较器、所述第二比较器、所述控制单元和所述控制单元、用于计算所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间后的第一目标值，并将所述第一目标值记为下冲程时间，并基于所述下冲程时间计算上冲程时间；所述控制器用于基于所述下冲程时间和所述上冲程时间，调节所述驱动电机的转速；所述第一比较器，用于在计算单元完成计算一个冲次的时间周期后，比较最近一次采集的充满度和之前一次采集的充满度的大小关系；若最近一次采集的充满度大于之前一次采集的充满度，则计算单元，再次计算所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间后的第一目标值，并将所述第一目标值记为下冲程时间，并基于所述下冲程时间计算上冲程时间；若最近一次采集的充满度等于或小于之前一次采集的充满度，则计算单元，计算所述抽油机下冲程时间减去第一预设值的时间后的第二目标值，并将所述第二目标值记为下冲程时间，并基于所述下冲程时间计算上冲程时间；所述第二比较器，当所述第一比较器的比较结果为：最近一次采集的充满度小于之前一次采集的充满度的时间节点，且计算单元完成计算一个冲次的时间周期之后，比较最近一次采集的充满度和之前一次采集的充满度的大小关系；若最近一次采集的充满度大于之前一次采集的充满度，则计算单元，再次计算所述抽油机下冲程时间减去第一预设值的时间后的第二目标值，并将所述第二目标值记为下冲程时间，并基于所述下冲程时间计算上冲程时间。可选的，所述控制器用于基于所述下冲程时间和所述上冲程时间，确定所述驱动电机在的下冲程时间的转速和上冲程时间的转速，并调节所述驱动电机的转速。可选的，所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器封装在一块电路板上。基于本申请的第二方面，提供一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制方法，包括：采集抽油机的充满度；在保证抽油机一个冲次的时间周期不变的情况下，基于最近两次采集的充满度的变化，调节所述抽油机下冲程时间，以提高所述抽油机当前的充满度。可选的，所述在保证抽油机一个冲次的时间周期不变的情况下，基于最近两次采集的充满度的变化，调节所述抽油机下冲程时间，以提高所述抽油机当前的充满度，包括：调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间；比较调节前后充满度的变化；若调节后充满度提高，则再次执行步骤：调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间；若调节后充满度不变，调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间减少第一预设值的时间；若调节后充满度降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，包括：/n设置在所述抽油机上的采集模块，用于采集载荷信号和游梁角度信号；/n连接所述采集模块的第一控制器，接收并基于所述载荷信号和游梁角度信号，绘制示功图；/n连接所述第一控制器的第二控制器，基于所述示功图和预设数据确定所述抽油机的实际充满度；/n连接所述第二控制器的第三控制器，用于基于所述实际充满度的变化调节所述抽油机的驱动电机的转速，以在不改变抽油机最佳工作冲次的条件下，通过改变抽油机上冲程和下冲程的时间分配，来改善抽油机泵的充满度。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，包括：
设置在所述抽油机上的采集模块，用于采集载荷信号和游梁角度信号；
连接所述采集模块的第一控制器，接收并基于所述载荷信号和游梁角度信号，绘制示功图；
连接所述第一控制器的第二控制器，基于所述示功图和预设数据确定所述抽油机的实际充满度；
连接所述第二控制器的第三控制器，用于基于所述实际充满度的变化调节所述抽油机的驱动电机的转速，以在不改变抽油机最佳工作冲次的条件下，通过改变抽油机上冲程和下冲程的时间分配，来改善抽油机泵的充满度。


2.根据权利要求1所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，所述第一控制器，用于基于所述载荷信号和游梁角度信号，绘制示功图。


3.根据权利要求1所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，所述采集模块包括：
设置在抽油机悬点处的载荷测量仪，用于连续测量抽油机的载荷状态，并输出载荷信号；
安装在抽油机游梁支撑轴处游梁摆角测量仪，用于连续测量游梁角度信号。


4.根据权利要求2所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，所述游梁摆角测量仪为脉冲输出式游梁摆角测量仪。


5.根据权利要求1所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，还包括：人机交互设备；
所述人机交互设备分别连接所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，用于供他人输入预设数据。


6.根据权利要求5所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，所述人机交互设备包括：显示器；
所述显示器分别连接所述第一控制器、所述第二控制器和所述第三控制器，用于显示运行数据；
其中，所述运行数据包括：冲次、充满度。


7.根据权利要求1所述的提高游梁式抽油机泵效的自动控制系统，其特征在于，所述第三控制器用于：
调节所述抽油机下冲程时间，使得所述抽油机下冲程时间增加第一预设值的时间；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孟贤，郗玉珠，李玉尧，
申请(专利权)人：北京泛华万联机电集成技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11