抽油机间抽节能控制方法及其控制装置和控制电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及游梁式抽油机的间抽节能技术领域，是一种抽油机间抽节能控制方法及其控制装置和控制电路，该抽油机间抽节能控制装置，其特征在于包括单片机主控系统模块、地面示功图数据采集转换模块、电源模块、数字量输入输出模块，该抽油机间抽节能控制电路，其特征在于包括游梁式抽油机的三相交流电动机的三相交流电源电路和控制电路。本发明专利技术构造合理而紧凑，使用方便，可明显对油井产量有不同程度的增产作用，节电效益非常显著，减少甚至避免了空抽现象，基本能实现有油就抽，无油就停，达到节能和减少抽油机维修的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及游梁式抽油机的间抽节能
，是一种抽油机间抽节能控制方法 及其控制装置和控制电路。
技术介绍
当油田不具有自喷能力时，主要开采手段是采取抽油机从地面抽汲。随着对油田 的连续开采，油田就进入了开采的中后期，其油井中的原油出现明显的供液能力不足现象。 这部分油井上的抽油机正常工作时多是以轻载运行，有时还会出现不同程度的“泵空”，甚 至会出现空捞现象。资料表明有30%以上的供液不足井在50%至80%的运行时间内处 于空抽状态。油田开采中后期的抽油井，在经过一段时期的连续抽油，油井的动液面会随之不 断增大，即井下液面不断降低。当液面降至泵的沉没度设定值以下的时候，此时，抽油泵出 现“泵空”，即抽油机所谓的空抽。空抽时油泵在上冲程时充满度非常低，井口油管基本上不 出油，明显的一个现象是导致光杆发烫，冒烟。对采油设备来说，长时间泵空会产生泵充满 度低或空抽时抽油机电机处于轻载运行，使抽油机工作效率低，设备损耗增大，造成电能浪 费。通过油井调参，如调整加大泵挂深度，以提供较大的生产压差；加长冲程、慢冲数、 小泵径，可以提高油井的抽油泵效率和产量，但是一旦油井调参困难，当泵排量大于地层供 液量时，长时间抽油所带来的动液面下降的负面影响将会加剧。针对这类油井，为了尽量避免油泵空抽的发生，提高泵效及抽油机工作效率，减少 不必要的电能浪费，最直接有效的方法就是控制抽油机间歇抽油。通过各种手段摸索液面 变化规律，根据每一口井的实际情况，制定出一套间抽制度，让抽油机按照间抽制度工作。 这样基本能做到有油就抽，无油就停，达到节能和减少抽油机维修的目的。油井间抽就是当油井出液量不足或发生空抽时，就关闭抽油机，等待井下液量蓄 积；当液面超过一定深度时，再开启抽油机进行抽汲。目前采取间开制度的方法是人为根据油井产量、功图、液面等动态资料，决定油井 定时开机、停机来实现。这种方法对抽油井开抽和停抽时间间隔的确定比较模糊，对岗位工 人责任心要求也较高。人工调开控制精度不高，人员工作量大，抽油机不能工作在合理的沉 没度下，抽油机工作效率不高，加之如无法及时避免空抽情况，还可能会引起事故发生。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抽油机间抽节能控制方法及其控制装置和控制电路，克服了上 述现有技术之不足，其能有效解决油井间抽所存在的问题，其合理而紧凑、操作方便、节能 效果显著。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的一种抽油机间抽节能控制方 法，其按下述步骤进行在游梁式抽油机的悬绳器上安装有载荷变送器，游梁式抽油机的光杆的载荷数据由载荷变送器提供给中央处理器；接近开关安装在游梁式抽油机的曲柄附近 用于检测曲柄旋转一周即所对应的一个抽油冲程的信号并提供给中央处理器；在一个抽油 冲程后，中央处理器根据所采集到的光杆的载荷数据计算这个抽油冲程的地面示功图的面 积值；当地面示功图的面积值小于已经设定的停抽标准地面示功图面积值时，中央处理器 发送停抽指令使游梁式抽油机处于停抽状态；当停抽后的停抽时间值大于已经设定的停抽 标准时间值时，中央处理器发送停抽指令使游梁式抽油机处于抽油状态；这样通过中央处 理器来控制游梁式抽油机的抽油和停抽的循环过程实现对游梁式抽油机间抽的节能控制。下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进上述停抽标准地面示功图面积值由人工设定或由中央处理器通过对下述抽油过 程的数据采集后计算得到使游梁式抽油机进行处于抽油工作状态，当设定的时间内中央 处理器所计算出的地面示功图的面积值平均变化率小于设定值时，这个时间内的地面示功 图的面积值的平均值就设定为停抽标准地面示功图面积值。上述停抽标准时间值由人工设定或由中央处理器通过对下述抽油和停抽的循环 过程的数据采集后计算得到当停抽时间等于人工设定的停抽检测时间和每次增加时间之 和后，游梁式抽油机开始抽油，当地面示功图的面积值小于已经设定的停抽标准地面示功 图面积值时，使游梁式抽油机进行处于停抽工作状态，中央处理器记录抽油过程所用的时 间；上次循环内的停抽时间等于上次循环的停抽时间与每次增加时间之和；当某个抽油和 停抽的循环中抽油时间与抽油时间和停抽时间的和之比开始变小时，上个循环中的停抽时 间就设定为停抽标准时间值。当每5分钟至每20分钟内中央处理器所计算出的地面示功图的面积值平均变化 率小于10%时，这个时间内的地面示功图的面积值的平均值就设定为停抽标准地面示功图 面积值；当停抽时间等于2小时的停抽检测时间和每次增加2小时的时间之和后，游梁式抽 油机开始抽油，当地面示功图的面积值小于已经设定的停抽标准地面示功图面积值时，中 央处理器记录抽油过程所用的时间；每循环一次，该循环内的停抽时间等于上次循环的停 抽时间与每次增加2小时的时间之和，当某个抽油和停抽的循环中抽油时间与抽油时间和 停抽时间的和之比开始变小时，上个循环中的停抽时间就设定为停抽标准时间值；人工设 定在一个抽油冲程过程中中央处理器采集光杆的载荷数据的总次数N，在一个抽油冲程后， 中央处理器根据所采集到的光杆的载荷数据计算这个抽油冲程的地面示功图的面积值是 按下述公式得到的1 NS = -(P± - Ρ )Zmax Σ (C0S nCC~ COS^ +丄n=0式中S为地面示功图的面积；P±和同一位移上下冲程的载荷值；Lmax为光杆 的冲程；α为曲柄转过的角度变量差即等于360°角度/N ;Ν为一个冲程过程中采集载荷 数据的总次数，η = 0，1，2... N。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的一种抽油机间抽节能控制装 置，其包括单片机主控系统模块、地面示功图数据采集转换模块、电源模块、数字量输入输 出模块；单片机主控系统模块包括单片机电路、时钟电路和扩展存储器电路；地面示功图数据采集转换模块包括电流输入隔离转换放大电路、光电隔离电路和A/D芯片转换电路， 在抽油机的悬绳器上安装有载荷变送器，游梁式抽油机的光杆的载荷数据由载荷变送器变 成电流信号并经过电流输入隔离转换放大电路、光电隔离电路和A/D芯片转换电路变换为 数字量而送入单片机；数字量输入输出模块包括光电放大电路、继电器，接近开关安装在游 梁式抽油机的曲柄附近而用于检测曲柄旋转一周所需要的时间，接近开关检测到的信号经 过光电放大电路送入单片机，而单片机的控制信号经过光电放大电路来控制继电器工作； 继电器通过游梁式抽油机的交流电动机控制电路来控制游梁式抽油机运行或停止。下面是对上述专利技术技术方案之二的进一步优化或/和改进上述数字量输入输出模块包括报警电路或/和指示电路或/和串口通信电路。本专利技术的技术方案之三是通过以下措施来实现的一种采用上述抽油机间抽节能 控制装置的抽油机间抽节能控制电路，其包括游梁式抽油机的三相交流电动机的三相交流 电源电路和控制电路；交流接触器的三个主触点分别电串联在三相交流电源电路的三相交 流电动机的三相电路上；控制电路包括抽油机间抽节能控制装置，该抽油机间抽节能控制 装置的继电器包括第一常开触点和常闭触点，第二相交流电源电接点与第三相交流电源电 接点之间依序电串联有常开触点、交流接触器的控制线圈、常闭触点。下面是对上述专利技术技术方案之三的进一步优化或/和改进上述交流接触器的三个主触点与三相交流电动机的电源输入端之间电串联有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机间抽节能控制方法，其特征在于按下述步骤进行：在游梁式抽油机的悬绳器上安装有载荷变送器，游梁式抽油机的光杆的载荷数据由载荷变送器提供给中央处理器；接近开关安装在游梁式抽油机的曲柄附近用于检测曲柄旋转一周即所对应的一个抽油冲程的信号并提供给中央处理器；在一个抽油冲程后，中央处理器根据所采集到的光杆的载荷数据计算这个抽油冲程的地面示功图的面积值；当地面示功图的面积值小于已经设定的停抽标准地面示功图面积值时，中央处理器发送停抽指令使游梁式抽油机处于停抽状态；当停抽后的停抽时间值大于已经设定的停抽标准时间值时，中央处理器发送停抽指令使游梁式抽油机处于抽油状态；这样通过中央处理器来控制游梁式抽油机的抽油和停抽的循环过程实现对游梁式抽油机间抽的节能控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田彦群，樊军，刘卫东，张学鲁，
申请(专利权)人：克拉玛依市华西工贸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：65[中国|新疆]