[发明专利]一种用于在油田抽油机中的节能控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及节能控制系统，尤其是智能变频节能控制系统，具体地，涉及用于在油田抽油机中的节能控制方法及系统。

背景技术

随着社会的不断进步与工业的高速发展，人们对自然资源尤其是石油的需求量也日益增加；与此同时，能源问题已成为当前最为紧迫的问题。目前人们已经意识到能源问题对人类发展的重要性，各国都在采取积极有效的措施力图改善能源环境。想从根本上解决目前的能源问题，一方面应该寻找新的清洁能源；另一方面应该尽快研究出新的节能技术。从而减少从能源生产到最终消费过程中各个环节的损失和浪费，以高效合理地利用自然资源。

特别是在石油领域中，油田开发难度越来越大，其抽油成本也居高不下，因此如何实现节能降耗已成为油田稳产难以逾越的命题。实际上，油田的节能降耗并不是从今天才开始。长久以来，常规的游梁抽油机一直都一统天下，但始终遮掩不了高能耗的缺陷。目前在我国油田采油厂大量应用的抽油机为游梁式抽油机，抽油机的设计能力是按照油井最大抽取量考虑的，一般留有采油能力的设计余量。另外，随着油井由浅入深地抽取，井中液面逐渐下降，泵的充满度越来越不足，直到最后发生抽空的现象，此时抽油机的功率因数极低，如果不加以控制，会浪费大量的电能。同时，抽油机的智能化程度极低，基本处于无监控状态，无法满足油田管理部门对油井信息掌握的需求。因此目前非常有必要设计一种用于在油田游梁式抽油机中的节能控制方案。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于在油田抽油机中的节能控制方法以及相应的控制系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于在油田抽油机中的节能控制方法，包括步骤：a.获取第一数据；b.根据所述第一数据生成抽油机的示功图信息；c.根据所述示功图信息输出节能方案信息。

优选地，所述步骤b包括步骤b1.根据所述第一数据确定第二数据，其中，所述第二数据包括如下数据中的任一种或任多种数据：电动机实时电功率、电动机实时电功率效率、电动机实时转矩以及电动机实时转速；步骤b2.根据所述第一数据和第二数据确定实时抽油机光杆位移和抽油机光杆负荷；以及步骤b3.根据所述抽油机光杆位移和抽油机光杆负荷确定所述示功图信息。

优选地，所述步骤c包括步骤c1.根据所述示功图信息进行差分计算，得到差分曲线；步骤c2.根据所述差分曲线与已知的差分曲线模板进行智能模糊对比，判断出抽油机处于何种工作状态，还包括如下任一个或任多个步骤：若所述抽油机油井处于满载工作状态，则输出最低50Hz的三相交流电；若所述抽油机油井处于泵未满工作状态，则输出最高49Hz的三相交流电；若所述抽油机油井处于故障状态，则根据故障类型分别进行停机保护、降功率运行、通信报警或者切断故障点运行操作；根据所述示功图信息和所述步骤c2的判断结果，进行抽油机上下冲程判断，并对抽油机上下冲程进行交流电频率差异输出。

优选地，所述控制方法还包括步骤d1.根据所述第一数据判断当前所述电动机是否处于发电状态；步骤d2.若所述步骤d1的判断结果是肯定的，则对所述电动机所发电能进行满足电流谐波畸变率小于5％的交流电并网输出。

根据本发明的另一个方面，还提供一种用于在油田抽油机中的节能控制系统，包括抽油机，其中，使用根据本发明提供的控制方法对所述抽油机进行控制。

优选地，所述控制系统还包括手持终端，其中，所述手持终端用于接收如下任一种或任多种信息：所述第一数据；所述示功图信息；所述节能方案信息；以及所述抽油机油井的故障报警信息。

本发明提供的用于在油田抽油机中的节能控制方法以及控制系统，采用智能型设计和节能设计，可以实现抽油机电动机的高功率因数运行、变频运行、再生能量回馈，在抽油机不损失抽油量的情况下，最大限度地节约电能；同时无需在抽油机和电动机上加装传感器，就可以根据电动机的运行参数计算抽油机的“示功图”等重要运行数据，进一步地还可以通过短距离无线通信装置或智能接口，将这些运行数据发送至外置手持终端或远程管理主站。

根据本发明所提供的抽油机智能型节能控制系统，优选地包括四象限变频单元、运行参数计算单元、运行方式控制单元和智能通信单元，所述控制系统根据抽油机的运行参数，无需加装位移/速度传感器和负荷传感器，就可以动态计算抽油机重要运行数据“示功图”，根据“示功图”动态判断油井地下工况，动态调整电动机运行频率，以达到节能目的，同时具有高功率因数、低电流谐波含量、再生能源回馈等功能。