[发明专利]螺杆泵采油实时监控技术

说明书

技术领域

本发明属于自动控制领域，具体涉及石油开采行业中使用的螺杆泵采油实时监控技术。

背景技术

自1930年发明螺杆泵以来，螺杆泵技术工艺不断改进和完善，特别是合成橡胶技术和粘接技术的发展，使螺杆泵在石油开采中已得到了广泛的应用。尽管历史不长，但已经显示出它的优越性。它具有尺寸小、重量轻、维修方便、系统效率高、耗能低和一次性投资少的特点，尤其适应于高含砂和稠油井。而注聚合物后原油粘度增大，螺杆泵就更显示出它的优越性。由于螺杆泵本身结构及其材质以及加工工艺的复杂性，且螺杆泵应用时间短，螺杆泵的监测方法和手段尚不完善。

螺杆泵采油也同其他采油设备一样，如果管理不当或产品质量有问题，也会出现一些故障。由于螺杆泵采油的特殊性，各类故障的特征反映和诊断监测方法及处理方法同其他采油方法有所不同。一般的诊断监测方法有；电流法、蹩压法、扭矩法。电流法就是通过测试电机的工作电流，根据工作电流的大小诊断泵况：蹩压法就是通过关闭采油树回压闸门进行蹩压，来观测井口出油压力和套管压力进行诊断井下泵况的方法；扭矩法是通过测试光杆扭矩来诊断泵况的方法。一般螺杆泵井的某些故障单纯凭一种方法是很难准确诊断的。

发明内容

本发明的目的在于：设计一种基于单片机的螺杆泵采油实时监控装置，它能测试螺杆泵井的油压、套压、电流、电压、扭矩和转速。通过压力传感器测量采油树的油管压力及套管压力；通过电量传感器测试电机的工作电压和电流；通过专用扭矩传感器测试光杆的扭矩和转速，然后利用测量的参数对螺杆泵井的工况进行分析判断。该系统可实时诊断监控螺杆泵的油压、套压、电压、电流和扭矩等重要参数。供相关技术人员对采油系统的运行情况进行分析、处理。从而保障螺杆泵采油设备的安全高效运行。

本发明的技术方案是：螺杆泵采油实时控制装置由螺杆采油泵1、传感器2、信号处理电路3、参数设置电路4、单片机5、控制电路6、显示器7、上位机8、数据存储器9、打印输出电路10相互电连接而成。

所说的传感器2为总成结构，由套压传感器11、油压传感器12、电压传感器13、电流传感器14、扭矩传感器15等组成。通过套压、油压传感器11、12测量采油树的油管压力及套管压力；通过电压、电流传感器13、14测试电机的工作电压和电流；通过专用扭矩传感器15测试光杆的扭矩和转速，然后经信号整理电路3、4输入单片机5，单片机5将采集到的信号经上位机8处理，判断系统运行状况，输出控制信号，通过控制电路6控制螺杆泵1的工作状态，同时将采集信号送计算机系统经显示器7和存储器9实时显示和存储。

本发明的有益效果是：克服一般常用的电流法、蹩压法、扭矩法等单一诊断方法，综合监控诊断螺杆泵工况的油压、套压、电压、电流和扭矩等重要参数，为科学、及时地评价评价螺杆泵的性能提供了一种有效手段。因此该系统具有测试快捷准确、测试结果显示直观及测试费用低廉等优点。

附图说明

图1本发明装置构成原理框图

图2本发明装置传感器采样处理部分框图

图中：1、螺杆泵采油泵，2、传感器，3、信号处理电路；4、参数设置电路：5、单片机；6、控制电路；7、显示器；8、上位机；9、数据存储器；10、打印输出电路；11、套压传感器；12、油压传感器；13、电压传感器；14电流传感器；15、扭矩传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

安装在光杆上传感器采集油压、套压、电压、电流、转速和扭矩信号，并转换成弱电压信号传感器均采用桥式电阻应变片传感器，且4个电阻的阻值相等均为工作电阻，工作时两片受拉受压，这样使电桥的灵敏度提高为单片工作时的4倍，然后，前置放大电路把传感器采集到微弱电压信号进行适当放大、滤波、整形转换为数字信号送单片机。这几路数字信号经单片机处理后送上位机显示、存储或打印。这里的实施例中提到的螺杆泵1可以为单螺杆泵、双螺杆泵或多螺杆泵，传感器2特指桥式电阻应变片传感器，信号处理电路3、参数设置电路4、则包括前置放大电路和A/D转换电路。这里所说的前置放大电路，是指输入阻抗高、低漂移、宽频带、高增益的，能实现微弱电压信号放大功能的电路或集成电路模块。单片机是泛指可编程的特殊集成电路。上位机是泛指微型的嵌入式工控机，可与PC机兼容。