[發明專利]自動測量油井動液面改變抽油機運行速度的閉環控制系統

無效

• 申請號: 200710011796.0
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101328789A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 徐敏
• 申請（專利權）人: 沈陽四立實業公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F16H59/68
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司
• 代理人: 王東煜

背景技術

本發明涉及油井采油自動化控制。

技術領域

目前，在油井機械采油管理中，需要不斷對被管理的油井動液面進行人工 采集，每口油井的動液面反映了油層對油井的供液狀況，根據油層對油井的供 液狀況采油管理人員需要不斷調整抽油機的運行參數。調整抽油機運行參數的 方法主要有三種，一種是通過改變抽油泵的泵徑來增加或減少采液量；另一種 是通過改變電動機皮帶輪的直徑來改變傳動速比，用調節抽油機的運行速度來 增加或減少采液量；再有一種是暫時關閉抽油機一段時間，使之間歇抽油。本 發明的目的在于用一種使用計算機的油井動液面閉環控制系統來完成上述工 作。

發明內容

本發明的油井動液面閉環控制系統是一個安裝在現有抽油機上的自動控制 系統。

采用的技術方案是：

自動測量油井動液面改變抽油機運行速度的閉環控制系統，它主要由三個 部分構成，第一部分由油井動液面自動控制儀構成；第二部分是由能用計算機 控制的機械次聲波發訊裝置和聲壓傳感器組成；第三部分是由帶轉速測量和高、 低位限速機構的電控機械無級變速器構成。本發明的油井動液面閉環控制系統 主要有三個特征，第一個特征是自動測量油井動液面，第二個特征是將測出的 油井動液面與原設定的標準液面比較后自動調節抽油機的運行速度。為了實現 第二個特征，就需要在原來抽油機傳動鏈中的電動機和帶負載的減速箱之間安 裝電控機械無級變速器。第三個特征是電控機械無級變速器帶轉速測量和高、 低位限速機構。

在原來抽油機傳動鏈中的電動機和帶負載的減速箱之間安裝一套帶轉速測 量和高、低位限速機構的電控機械無級變速器；同時在油井套管閥門上安裝一 套能用計算機控制的機械次聲波發訊裝置和聲壓傳感器，并用帶屏蔽的信號線 將機械次聲波發訊裝置和聲壓傳感器及帶轉速測量和高、低位限速機構的電控 機械無級變速器與油井動液面自動控制儀連接起來構成一個閉環控制系統。

附圖說明

圖1是本發明的油井動液面閉環控制系統方塊圖；

圖2是油井動液面閉環控制系統安裝在抽油機上的原理圖。

具體實施方式

本發明的自動測量油井動液面改變抽油機運行速度的閉環控制系統，主要 由控制、測量和執行三部分構成。其中控制部分由油井動液面自動控制儀重構 成；測量部分是由能用計算機控制的機械次聲波發訊裝置2和聲壓傳感器3構 成；執行部分是由帶轉速測量和高、低位限速機構的電控機械無級變速器4構 成。由帶屏蔽的信號線5將三個部分連接起來組成本發明的油井動液面閉環控 制系統。本發明在原來抽油機傳動鏈中的電動機6和帶負載的減速箱7之間安 裝一套帶轉速測量和高、低位限速機構的電控機械無級變速器4；同時在油井套 管閥門8上安裝一套能用計算機控制的機械次聲波發訊裝置2和聲壓傳感器3； 并用帶屏蔽的信號線5將機械次聲波發訊裝置2和聲壓傳感器3及帶轉速測量 和高、低位限速機構的電控機械無級變速器4與油井動液面自動控制儀重連接 起來構成一個閉環控制系統。油井動液面閉環控制系統的工作過程是在計算機 的控制下自動進行的。首先由油井動液面自動控制儀1根據預先設定的時間，發 出測量動液面的指令；

然后機械次聲波發訊裝置2根據控制指令將電能轉換成機械能，并進一步 將機械能轉換成氣體的壓力能，發出氣壓波訊號；采集部分使用的是回聲測深 技術，聲壓傳感器3將氣壓波訊號及油井套管內液面的反射波信號轉換為電信 號送入油井動液面自動控制儀重中的A/D轉換器；油井動液面自動控制儀1將 采集到的反射波數據存入數據區，再由專門軟件對數據進行處理計算出實際動 液面的位置：最后由油井動液面自動控制儀重中的控制軟件將實際動液面值與 設定的標準液面值h進行比較后發出控制指令再由帶轉速測量和高、低位限速 機構的電控機械無級變速器4改變抽油機的運行速度，達到增加或減少抽油機 采液量的目的，完成閉環控制功能。

下面結合說明書附圖1油井動液面閉環控制系統方塊圖，對本發明的油井 動液面閉環控制系統與現有的控制系統做進一步對比說明。

每口油井的動液面反映了油層對油井的供液狀況，根據油層對油井的供液 狀況采油管理人員需要不斷調整抽油機的運行參數。現有的控制系統不能直接 測量油井動液面，并且不能自動調整抽油機的運行參數。針對這兩點，本發明 的油井動液面閉環控制系統設計了兩個閉合的內部控制回路；一個是動液面直 接測量回路，該回路從油井動液面自動控制儀直開始經過機械次聲波發訊裝置2 對油井的動液面發出測量訊號，再經過聲壓傳感器3返回油井動液面自動控制 儀1構成了動液面直接測量回路；該回路可根據預先設定的時間自動完成直接 測量油井動液面的工作。另一個是機械無級變速器4的電控機構位置控制回路， 該回路從油井動液面自動控制儀直開始經過電控機構和機械無級變速器4再經 過轉速傳感器返回油井動液面自動控制儀1構成了電控機構的位置控制回路： 該回路由油井動液面自動控制儀1根據預先設定的標準液面和測量出的實際動 液面的誤差求出電控機構的理論工作位置所對應的機械無級變速器4的輸出速 度，再根據轉速傳感器測量出的機械無級變速器4的實際輸出速度求出電控機 構的工作位置誤差，最后由油井動液面自動控制儀重發出控制指令，消除該位 置誤差，使機械無級變速器4的輸出速度達到要求，實現抽油機的采液量與油 層對該井的供液量相匹配。