[发明专利]一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法，包括电机转速传感器、电参采集模块、曲柄位置传感器、载荷及位移传感器、变频器及控制系统，其中，电机转速传感器、电参采集模块、曲柄位置传感器及载荷及位移传感器与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经变频器抽油机中电动机的控制端相连接，该装置及方法能够解决影响产液量、井筒结蜡及人员安全的问题，达到节能增效的目的，实现井场自动、安全、无人值守间抽运行的目的。

技术领域

本发明属于机采系统数字化设备领域，涉及一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法。

背景技术

长庆油田属典型的“三低”油田，低产井较多，截至2014年底，日产液小于1.2m³的油井1万口，占总开井数22.2％。由于受油藏低孔低渗特征及地层原始压力等的影响，低产低效油井储层物性差地层能量不足，使得油层渗流能力较小；低产低效油井一般液量小，压力恢复缓慢，续流时间长，流体渗流速度小，导致其液面以稳定缓慢的速度恢复；另外，如果油井连续开抽，流体液面会快速降低至一定值，其沉没度趋近于零，供液能力小，泵效极低，通常小于10％，致使泵筒长时间处于干磨状态。针对这部分井，通常根据动液面恢复情况，建立相应合理的间开制度，使油井实施间开生产，这样对于降低机采系统耗电量，提高机采效率具有重要的意义。

采用人工间抽控制，存在管理难度大、费时费力的问题，管理制度相对单一，动液面波动范围相对较大，影响产液量。采用远程自动间抽控制，可根据油井出液情况实时调整工作制度，但存在安全隐患，抽油机停止工作再次启动时，设备自动运转容易造成人员和牲畜的伤害。不论哪种类型的间抽都存在停井后油管内壁结蜡、过载卡井的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种抽油机曲柄摆动间抽控制装置及方法，该装置及方法能够解决影响产液量、井筒结蜡及人员安全的问题，达到节能增效的目的，实现井场自动、安全、无人值守间抽运行的目的。

为达到上述目的，本发明所述的抽油机曲柄摆动间抽控制装置包括电机转速传感器、电参采集模块、曲柄位置传感器、载荷及位移传感器、变频器及控制系统，其中，电机转速传感器、电参采集模块、曲柄位置传感器及载荷及位移传感器与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经变频器抽油机中电动机的控制端相连接。

电机转速传感器、电参采集模块、曲柄位置传感器及载荷及位移传感器与控制系统的输入端通过Zigbee模块相连接。

曲柄位置传感器采用霍尔开关传感器及光电编码器。

控制系统为RTU控制器。

一种抽油机曲柄摆动间抽控制方法包括以下步骤：

在曲柄整周运行时，抽油泵正常工作，电动机运行在额定转速下；当抽油时间到达时，则进入曲柄摆动运行阶段，抽油泵停止工作，抽油杆以预设冲程上下运动，曲柄在指定范围内无冲击柔性往复摆动，摆动期间电机耗能为正常运转的10％，当摆动时间到达时，再循环进入整周运行阶段。

在曲柄整周运行阶段，控制系统控制电动机以额定转速工作；

在曲柄摆动运行阶段，以耗能最小为控制目标，同时要满足曲柄存在摆动迹象；

对于摆动角度，首先根据光杆示功图计算油井的冲程损失，光杆运动长度小于冲程损失，满足抽油杆上下运动而抽油泵停止工作；曲柄旋转一周为360度，光杆完成一个周期的往复运行，根据光杆运动长度计算曲柄摆动角度；

对于摆动最佳位置，由于每口井平衡状态不同，摆动过程中的最小功率值点不一定在光杆上死点位置，因此根据实时采集的电功率曲线对比摆动过程中功率最小值点，确定最佳驱动位置。

本发明具有以下有益效果：