[實用新型]一種抽油機曲柄擺動控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720272003.X
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN206957666U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 辛宏;周志平;甘慶明;陸梅;楊海濤;李大建;劉濤;張巖;李樓樓;王亞慧;周楊帆;韓二濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 齊書田

技術領域

本實用新型屬于機采系統(tǒng)數(shù)字化設備領域，具體涉及一種抽油機曲柄擺動控制裝置。

背景技術

對于低產(chǎn)低效井，采用油井遠程自動間抽控制存在一定問題：一是液面波動較大，影響產(chǎn)量。目前間抽井動液面波動范圍一般控制在100～200米，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，影響產(chǎn)量在10％以內(nèi)，動液面波動范圍控制越小產(chǎn)量影響越小。二是易造成井筒結蠟過載卡井，抽油桿上下往復運動防止油管內(nèi)結蠟，油井抽吸的過程也是刮蠟的過程，停抽后容易在油管內(nèi)壁結蠟。三是存在安全隱患，抽油機停止工作再次啟動時，設備自動運轉容易造成人員和牲畜的傷害。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種抽油機曲柄擺動控制裝置，以克服現(xiàn)有技術中的問題，避免液面波動范圍大、起到一定的刮蠟和安全警示作用，本實用新型通過控制抽油機曲柄擺動，實現(xiàn)油井間抽控制，使抽油機工作制度處于最佳工作狀態(tài)。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種抽油機曲柄擺動控制裝置，包括依次電連接的控制器、變頻裝置、電動機和抽油機，所述電動機上連接有轉速傳感器和電參采集模塊，所述抽油機上連接有載荷傳感器、位移傳感器以及曲柄位置傳感器，所述轉速傳感器、電參采集模塊、載荷傳感器、位移傳感器以及曲柄位置傳感器均連接至控制器。

進一步地，所述載荷傳感器安裝于抽油機的懸繩器和方卡子之間，當抽油機運動時傳感器承受抽油機懸點載荷，造成內(nèi)部應變片發(fā)生變形，最終轉化成為抽油機光桿的載荷變化。

進一步地，所述位移傳感器安裝于抽油機的游梁下方。

進一步地，所述曲柄位置傳感器安裝于抽油機的曲柄位置上。

進一步地，所述轉速傳感器、載荷傳感器、位移傳感器和曲柄位置傳感器與控制器之間均通過無線傳輸數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：

本實用新型裝置為實現(xiàn)精準的擺動運行，對電機轉速、曲柄位置和運行電參進行同步采集，通過電機轉速傳感器、曲柄位置傳感器和電參采集模塊來實現(xiàn)對運行狀態(tài)的信號采集，同時采用控制器對整周運行與擺動運行切換控制，在擺動運行時對運行功率、速度的分布進行計算，根據(jù)擺動運行設計通過變頻器進實時調整運行速度，通過能耗對比找到曲柄擺動幅度及最佳驅動位置，實現(xiàn)最小的能耗控制曲柄擺動，避免常規(guī)油井間抽過程中，由于停井帶來的油井液面波動、井筒結蠟和安全隱患問題等。

附圖說明

圖1為本實用新型控制方法示意圖；

圖2為本實用新型控制裝置的結構示意圖；

圖3為曲柄擺動角度計算流程圖；

圖4為最佳驅動位置計算流程圖；

圖5為沖程損失折算曲柄擺動幅度示意圖；

圖6為電參數(shù)據(jù)曲線圖；

圖7為曲柄運行與時間關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述：

參見圖1和圖2，抽油機曲柄擺動控制裝置包括電動機轉速傳感器和電參采集模塊，抽油機載荷傳感器、位移傳感器和曲柄位置傳感器，以及變頻裝置和控制器。

采集抽油機載荷、位移、曲柄位置數(shù)據(jù)，同時同步采集電動機轉速和電參數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對抽油機運轉狀態(tài)監(jiān)控，控制器根據(jù)這些參數(shù)進行分析計算，自適應調整曲柄擺動的工作制度，計算電機運行及停止時間、電機轉速、轉速ω分布和電流頻率f分布。并將參數(shù)發(fā)送給變頻裝置，變頻裝置通過控制電流頻率、工作時間等控制電機運行，達到控制曲柄擺動的目的。具體過程如下：

1.通過安裝在井口懸繩器上的載荷傳感器和游梁下方的位移傳感器，對抽油機井抽油桿載荷和位移進行測量，采集載荷與時間、位移與時間曲線，一個沖程周期內(nèi)等時間間隔測取數(shù)據(jù)組點數(shù)不少于200個。采集數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，通過控制器RTU計算獲得井口光桿示功圖，根據(jù)光桿示功圖可以得到該井的沖程損失，沖程損失等于抽油桿和油管的變形量之和，沖程損失大小即為光桿運動長度，該長度滿足抽油桿上下運動而抽油泵停止工作。再由光桿運動長度折算到曲柄擺動幅度，初步確定擺動位置為上死點位置和曲柄擺動幅度。

2.在抽油機曲柄位置安裝曲柄位置傳感器，同步采集曲柄位置，通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器RTU。已知擺動位置為上死點位置和曲柄擺動幅度，RTU根據(jù)實時采集曲柄位置數(shù)據(jù)，給變頻器發(fā)送指令，控制電機轉速和驅動時間，實現(xiàn)曲柄擺動初步控制。在電機軸輸出端安裝轉速傳感器，同步采集電機輸出軸轉速，反饋給控制器RTU。