[發明專利]一種有桿抽油系統沖次的調節裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610972444.0
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106382214B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 金鐘輝;莊貴林
• 申請（專利權）人: 北京安控科技股份有限公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司11253
• 代理人: 馮夢洪

技術領域

本發明屬于自動化采油的技術領域，尤其涉及一種有桿抽油系統沖次的調節裝置及其方法。

背景技術

隨著科技的發展和油田生產環境的變化，節能降耗，延長抽油機設備的壽命成為油田生產的基本要求之一，由于地質條件的復雜和隨著油井的開采油井流入動態的變化，固定的抽油機抽汲參數，會造成系統效率低下，嚴重的會損壞抽油機設備。因此合理調節抽油機的抽汲參數具有重要意義。

現有的抽油機調節技術多采用人工調整或采用上位機通過復雜的算法與變頻器等相關設備相結合實現沖次調節。對數據的通信要求高，所需采集信息多，且具有一定的滯后性。嚴重的限制了沖次自動調節技術在實際生產中的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種有桿抽油系統沖次的調節裝置，其計算速度快，穩定性高，計算實精度高，控制反應時間短且過程平穩。

解決上述問題的技術方案是：這種有桿抽油系統沖次的調節裝置，其包括功圖采集單元(A)、沖次控制單元(B)、變頻器(C)、繼電控制單元(D)；

功圖采集單元配置來采集抽油機在每個沖程內光桿上的載荷和位移數據并包含:載荷傳感器、位移傳感器；

沖次控制單元包含：地面示功圖分析部分、充滿度分析部分和停機/沖次控制部分；在將功圖采集單元采集來的位移和載荷數據的基礎上，形成地面示功圖，分析地面示功圖，求取抽油泵的充滿度，再依據充滿度和沖次實現停機或沖次控制；

變頻器配置來根據沖次控制單元的命令，調節抽油機電機的工作頻率；

繼電控制單元與變頻器相連，并為變頻器提供電源和安全保護。

本發明在采集地面功圖的基礎上結合變頻器，采用優化的充滿度分析方法和沖次調節方法，所以計算速度快，穩定性高，計算實精度高，控制反應時間短且過程平穩。

還提供了使用這種有桿抽油系統沖次的調節裝置的方法，其包括以下步驟：

(1)在抽油機工作的每個沖程的過程中，通過載荷和位移傳感器采集載荷和角位移數據，進一步形成地面示功圖；

(2)求取載荷整個沖程過程中的載荷最大值F_Max和載荷最小值F_Min；

(3)通過公式和求取F₁和F₂，將地面示功圖分成三個部分，

上行程區域

加載區域

下行程區域

(4)根據公式和求取抽油機上沖程部分的面積S_u和下沖程部分面積S_d，并統計出下沖程部分的最后一點S_DMAX和第一點位移S_DMIN；上沖程功圖部分的最后一點位移S_UMAX和第一點S_UMIN；

(5)根據公式和計算出抽油機的上沖程近似停機載荷F_u和下次程近似停機載荷F_d；

(6)求取抽油機的上沖程近似停機載荷F_u與抽油機地面示功圖的交點處位移的最大值S1和最小值S2；求取抽油機的下沖程近似停機載荷F_d與抽油機地面示功圖的交點處位移的最大值S3和最小值S4；

(7)求解泵的充滿度：當S1-S2＝<S3-S4時，抽油泵的當前近似充滿度為當S1-S2>S3-S4時，抽油泵的當前近似充滿度為

(8)判斷抽油機的當前充滿度η是否小于設定抽油機最小充滿度η₀，當η＜η₀，且抽油機的沖次N大于N0時，發送抽油機沖次調節命令，通過變頻器將抽油機電機的工作頻率降低Δh，完成本次抽油機沖次調節；

(9)在等待ΔT，等待抽油機運行平穩后，重復以上流程，再次判斷抽油機當前的充滿度是否滿足要求，并進行調節，保證抽油機始終運行在合理的沖次范圍之內；

(10)當η＜η₀，且抽油機的沖次N小于等于N0時，發送抽油機沖次停機命令，等待恢復生產命令。

附圖說明

圖1是根據本發明的有桿抽油系統沖次的調節裝置的結構示意圖。

圖2為使用根據本發明的有桿抽油系統沖次的調節裝置的方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，這種有桿抽油系統沖次的調節裝置，其包括功圖采集單元A、沖次控制單元B、變頻器C、繼電控制單元D；