[发明专利]游梁式抽油机运行状态监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测系统，尤其是一种游梁式抽油机运行状态监测系统及监测方法。

背景技术

在石油生产领域，各项排采工艺的制定是依靠石油油井的各项具体数据指标和其变化趋势而制定的。油井数据可分为井口数据和井下数据。井口数据主要有：套压、流量与示功图。井下数据主要有：1)井底流压；2)泵填充率(充满度)；3)动液面等。

在当前的生产过程中，无论是井口数据，还是井下数据都是通过各种物理仪器、仪表直接测量而获得。而且，个别数据尚无法直接测得(如泵填充率)，而是从示功图分析获得。另外，目前抽油机数据的获得，多数情况下是以人工的现场操作为主要方式。这种以人工操作、仪器仪表直接测量的方式存在有主要问题：

1、测量密度很低，一般是一天、数天、乃至数周测量一次油井数据，数据的获得实时性较差；

2、测量工作多为户外分散作业点，测量工作的资源消耗很大、劳动强度很大；

3、当前使用的仪器仪表存在或者不能高频度使用(如超声波液位仪不适合连续测量操作)，或者使用寿命较短的问题(如井底压力计)，对抽油机井的数据的获得形成制约。特别是，对于数字化油田生产管理系统所需要的抽油机井数据的连续、密集地采样要求，现行的数据采集手段完全不能满足要求。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种仅通过对抽油机电机的运行数据进行连续采样所获得的运行曲线进行分析，不需要安装任何专用的测量器具，便可给出抽油机的各项运行工况数据、以及连续数据宏的游梁式抽油机运行状态监测系统及监测方法。

为实现上述目的，本发明提供一种游梁式抽油机运行状态监测系统，包括相连接的霍尔传感器、采样电路组件、信号转换装置、单片机与人机交互界面；

所述采样电路组件对采集到的抽油机中电机的电压、电流和相位状态并按组加以存储，以形成抽油机运行状态的原始数据流；

所述信号转换装置用于对原始数据流中的各种原始运动状态信号进行转换；

所述单片机用于对转换后的原始信号进行数字化和数组化处理及保存、对抽油机原始数据数组进行分析、对经分析以获得的数组进行分类；

所述人机交互界面用于将抽油机运行的数据显示在人机交互界面上。

上述的游梁式抽油机运行状态监测系统，其中，所述采样电路组件包括电流、电压传感器、脉冲显示模块与相位计量编码器。

上述的游梁式抽油机运行状态监测系统，其中，所述霍尔传感器的输入端与抽油机的电机电缆相连接。

本发明还提供一种游梁式抽油机运行状态监测方法，包括以下步骤：

步骤1、采集抽油机中电机的电压、电流和相位状态并按组加以存储，形成抽油机运行状态的原始数据流；

步骤2、对所输入的原始数据流中各种原始运动状态信号进行转换，并进行传输；

步骤3、对转换后的原始信号进行数字化和数组化处理及保存、对抽油机原始数据数组进行分析、对经分析以获得的数组进行分类；

步骤4、将抽油机运行的数据显示在人机交互界面上。

上述的监测方法，其中，在步骤1中，采样电路组件每隔1毫秒采集一次由霍尔传感器输入的电机的电压和电流、以及抽油机的相位状态数据。

上述的监测方法，其中，在步骤3中，包括以下操作步骤：

当记满一个冲次的数据后，对连续观测获得的抽油机一个冲次的电机数据进行滤波、去除伪数据及干扰数据后，便获得一组与抽油机运行状态相对应的实效数组；

对该数据组进行分解，去除配重系统的贡献、皮带及减速机系统的效率损失、杆泵系统及摩擦损失后，对数据组的变化趋势、幅度、极性进行定向性分析计算(包括与抽油机的理论数据的对比)，便获得抽油机的井底(泵吸入口)流压、泵填充率(充满度)、动态泵效、以及折算出动液面深度的实用数据。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明仅通过对抽油机电机的运行数据(电压、电流)进行连续采样所获得的运行曲线进行分析，在监测过程中不需要安装任何专用的测量器具便可给出抽油机的各项运行工况数据(井底流压、泵沉没度、泵充满度)、以及抽油机及油井性能的连续数据宏。

另外，本发明实现了完全自动化地密集采集抽油机生产所需的各项参考数据，消除了现行测量过程的复杂性，弥补了既有测量手段不能直接给出的部分数据(填充率)的缺失，大幅度减少了以往油井数据采集所消耗的资源。