一种塔架式抽油机自适配系统技术方案

本发明专利技术涉及抽油机控制技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机自适配系统,包括数据采集单元，用以采集异型电机和塔架式抽油机的运行参数，油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度，出油量监测单元，用以检测塔架式抽油机单程的出油量；控制单元，用以根据平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，在不符合预设标准的情况下控制单元根据扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，控制单元针对原因在下一预设时长中调节异型电机和塔架式抽油机的运行参数。本发明专利技术提高了塔架式抽油机的自动化程度，有利于采油作业自动化管理。有利于采油作业自动化管理。有利于采油作业自动化管理。

【技术实现步骤摘要】
一种塔架式抽油机自适配系统


[0001]本专利技术涉及抽油机控制
，尤其涉及一种塔架式抽油机自适配系统。

技术介绍

[0002]抽油机以其性能可靠、结构简单等特点被广泛应用于石油行业采油现场。随着科技高速发展，抽油机需要向智能化、自动化方向发展进化，以满足智慧油田建设的要求。
[0003]中国技术专利公开号：CN206773455U公开了一种用于塔架式抽油机的控制系统，中央控制单元分别与变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，变频驱动单元分别与位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，传动控制单元与抽油机运动单元连接，抽油机运动单元与冲程保护单元连接，位置反馈单元还与编码器连接，冲程保护单元还与接近开关连接，位置自动检测单元还与接近开关和编码器连接。该用于塔架式抽油机的控制系统可进行冲程、冲次自动无级调整，抽油杆位置自动识别，控制精度高、运行稳定、可靠。
[0004]然而，现有塔架式抽油机由电机驱动采用两端平衡的方式运行作业，带动抽油杆柱实现匀速往复运动，但这种单一的运动方式已经不能满足现代油田开采的需求。随着油井开采时间的增长，产液量波动频繁，油井工况多变，如采油液温度、油井井口压力、液面高度、油井垂直度等，这些因素都会影响抽油机的工作效率。单一匀速运动开采效率低，抽油杆柱的磨损加剧，人工检修成本增加。
[0005]同时，存在故障的抽油机无法做到远程监控和调整，需要人工前往现场进行检修和维护，导致人力物力成本增加。此外，由于现有抽油机的运行方式是单一的匀速往复运动，能耗浪费严重，无法实现能耗优化和节能减排，也无法满足环保要求。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供一种塔架式抽油机自适配系统，用以克服现有技术中塔架式抽油机自动化程度低、作业效率低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种塔架式抽油机自适配系统，包括：
[0008]数据采集单元，用以通过设置在异型电机上的传感器采集异型电机与传动杆的扭矩、异型电机的输出频率和运行周期，以及通过设置在塔架式抽油机上的传感器采集塔架式抽油机的运行负载；
[0009]油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度；
[0010]出油量监测单元，用以在预设时长内周期性检测所述塔架式抽油机单程的出油量；
[0011]控制单元，其分别与所述数据采集单元、油井检测单元以及出油量监测单元相连，用以根据所述塔架式抽油机在预设时长内的平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，并在初步判定不符合预设标准的情况下结合所述油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，在不符合预设标准的情况下控制单
元根据所述扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并在对所述原因做出初步判定后根据所述井口压力对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，控制单元针对所述原因在下一预设时长中调节所述异型电机的运行参数，或下一预设时长中调节所述塔架式抽油机的运行负载；
[0012]警报单元，其与所述控制单元相连，用以在抽油杆柱磨损时发出警报。
[0013]进一步地，所述控制单元在第一预设条件下，根据所述出油量油井检测单元检测的各周期内的单程出油量计算预设时长内平均单程出油量并根据所述平均单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的判定方式，其中：
[0014]第一判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元获取所述异型电机与所述传动杆的扭矩以对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行判定；所述第一判定方式满足所述平均单程出油量小于第一预设单程出油量；
[0015]第二判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元控制所述油井检测单元检测油井垂直度对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态是否符合预设标准进行二次判定；所述第二判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第一预设单程出油量且小于第二预设单程出油量；
[0016]第三判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第三判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第二预设单程出油量；
[0017]所述第一预设条件为所述塔架式抽油机的累计运行时长达到所述预设时长的整数倍，所述第一预设单程出油量小于所述第二预设单程出油量。
[0018]进一步地，所述控制单元在所述第一判定方式下，根据所述扭矩确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因判定方式，其中：
[0019]第一原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述异型电机的传动效率不符合标准，控制单元计算所述扭矩与控制单元中设置的第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值将异型电机对应的运行参数调节至对应值；所述第一原因判定方式满足所述扭矩大于所述第二预设扭矩；
[0020]第二原因判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元控制所述油井检测单元检测井口压力并根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定；所述第二原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第二预设扭矩且大于第一预设扭矩；
[0021]第三原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第三原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第一预设扭矩；
[0022]所述第一预设扭矩小于所述第二预设扭矩。
[0023]进一步地，所述控制单元在所述第一原因判定方式下，控制单元计算所述扭矩与所述第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值确定针对所述异型电机的运行参数的
调节方式，所述运行参数包括异型电机的输出频率和转动周期，其中，
[0024]第一运行参数调节方式为所述控制单元使用第一预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第一预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第一运行参数调节方式满足所述扭矩差值小于第一预设扭矩差值；
[0025]第二运行参数调节方式为所述控制单元使用第二预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第二预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第二运行参数调节方式满足所述扭矩差值大于等于所述第一预设扭矩差值且小于第二预设扭矩差值；
[0026]第三运行参数调节方式为所述控制单元使用第三预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第三预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第三运行参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔架式抽油机自适配系统，其特征在于，包括：数据采集单元，用以通过设置在异型电机上的传感器采集异型电机与传动杆的扭矩、异型电机的输出频率和运行周期，以及通过设置在塔架式抽油机上的传感器采集塔架式抽油机的运行负载；油井检测单元，用以检测油井的井口压力和油井垂直度；出油量监测单元，用以在预设时长内周期性检测所述塔架式抽油机单程的出油量；控制单元，其分别与所述数据采集单元、油井检测单元以及出油量监测单元相连，用以根据所述塔架式抽油机在预设时长内的平均单程出油量确定塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准，并在初步判定不符合预设标准的情况下结合所述油井垂直度对塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准进行二次判定，在不符合预设标准的情况下控制单元根据所述扭矩对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行判定，并在对所述原因做出初步判定后根据所述井口压力对塔架式抽油机的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定，控制单元针对所述原因在下一预设时长中调节所述异型电机的运行参数，或下一预设时长中调节所述塔架式抽油机的运行负载；警报单元，其与所述控制单元相连，用以在抽油杆柱磨损时发出警报。2.根据权利要求1所述的塔架式抽油机自适配系统，其特征在于，所述控制单元在第一预设条件下，根据所述出油量油井检测单元检测的各周期内的单程出油量计算预设时长内平均单程出油量并根据所述平均单程出油量确定针对所述塔架式抽油机的运行状态是否符合预设标准的判定方式，其中：第一判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元获取所述异型电机与所述传动杆的扭矩以对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行判定；所述第一判定方式满足所述平均单程出油量小于第一预设单程出油量；第二判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准，控制单元控制所述油井检测单元检测油井垂直度对塔架式抽油机在预设时长内的运行状态是否符合预设标准进行二次判定；所述第二判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第一预设单程出油量且小于第二预设单程出油量；第三判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态符合预设标准；所述第三判定方式满足所述平均单程出油量大于等于所述第二预设单程出油量；所述第一预设条件为所述塔架式抽油机的累计运行时长达到所述预设时长的整数倍，所述第一预设单程出油量小于所述第二预设单程出油量。3.根据权利要求2所述的塔架式抽油机自适配系统，其特征在于，所述控制单元在所述第一判定方式下，根据所述扭矩确定针对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因判定方式，其中：第一原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为所述异型电机的传动效率不符合标准，控制单元计算所述扭矩与控制单元中设置的第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值将异型电机对应的运行参数调节至对应值；所述第一原因判定方式满足所述扭矩大于所述第二预设扭矩；
第二原因判定方式为所述控制单元初步判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元控制所述油井检测单元检测井口压力并根据井口压力对所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因进行二次判定；所述第二原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第二预设扭矩且大于第一预设扭矩；第三原因判定方式为所述控制单元判定所述塔架式抽油机在预设时长内的运行状态不符合预设标准的原因为油井产液量不符合标准，控制单元计算油井产液量与预设标准油井产液量的产液量差值并根据产液量差值将所述塔架式抽油机的运行负载调节至对应值；所述第三原因判定方式满足所述扭矩小于等于所述第一预设扭矩；所述第一预设扭矩小于所述第二预设扭矩。4.根据权利要求3所述的塔架式抽油机自适配系统，其特征在于，所述控制单元在所述第一原因判定方式下，控制单元计算所述扭矩与所述第二预设扭矩的扭矩差值并根据所述扭矩差值确定针对所述异型电机的运行参数的调节方式，所述运行参数包括异型电机的输出频率和转动周期，其中，第一运行参数调节方式为所述控制单元使用第一预设运行参数调节系数将所述输出频率减小至对应值，并使用第一预设运行参数调节系数将所述转动周期增加至对应值；所述第一运行参数调节方式满足所述扭矩差值小于第一预设扭矩差值；第二运行参数调节方式为所述控制单元使用第二预设运行参数调节系数将所述输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：董思，王敬平，宋艳春，孙峤，张春成，刘亚鑫，程延庆，刘翠霞，孔德江，陈红徕，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：