[发明专利]抽油机群无人值守监测系统及其数据处理方法

说明书

本发明涉及一种用于全天候实时监测油田抽油机工作状态的无人值守监测系统。

已经公知，使抽油机油泵的排液量与油田的油井产液能力达到最佳工作状态，可以解决油田后期机采井增加而造成的成本上升、产量不稳定等问题。因此，抽油机的工作状态直接影响到油田的原油产量和经济效益。在现有技术中，主要是通过测试设备人工测试示功图等手段，获取有关数据进行分析判断，得出结论后再安排有关人员对抽油机和油井进行调整和检修。例如，中国专利号93208051.0，名称为“手提抽油机井工况数据采集器”的说明书中已描述了一种对抽油机工作状况进行测试的装置。该装置由负荷传感器、位移传感器和对负荷、位移信号进行采集、存贮、显示、传送的单片机系统组成，其单片机由模拟信号板、数据信号板和薄膜按键显示面板所组成。这种装置在测试中存在下列缺点：

1、采用了两种传感器，必须测试压力和位移，安装测试繁琐、测量精度低，而成本高；

2、需要进行人工测试，因此，人为因素和自然因素影响较大；

3、当抽油机和油井出现问题时，不能及时发现，无法调试和纠正，工作效率和经济效益得不到提高。

本发明的目的在于克服上述缺陷而提供一种可在露天自然环境下全天候工作的抽油机群无人值守监测系统及其数据处理的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于监测油田抽油机群工作状态的无人值守监测系统，该系统采用集散式控制结构，它由一个监控中心和多台数据采集终端组成，其特征在于：监控中心包括：发射/接收机、调制/解调电路U5、复位电路U2、接口电路U3、中央处理器U1、微机接口U6、液晶显示模块及微机和打印机等，所述的监控中心可发射遥控指令，随时读取某台抽油机当前的工作数据，经处理后判断抽油机的工作状态，并打印抽油机的示功图；监控中心可对多台数据采集终端进行监控，其每台数据采集终端由压力传感器、采发器和采发器专用电源等组成，该数据采集终端由压力传感器测量抽油机光杆的载荷，采发器定时采集压力传感器的输出量，经处理后，以无线通信方式发送给监控中心。

每个数据采集终端由压力传感器，采发器和采发器专用电源组成，其中采发器包括：发射/接收机、调制/解调电路U5、中央处理器U1、时钟电路U4、复位电路U2、接口电路U3、地址编码(排)开关SW1、状态指示灯L1-L5、蓄电池及电源切换电路组成，所述的数据采集终端执行数据采集、数据传送功能，每台数据采集终端每天定时发射2次压力数据，每次以40点/秒的速率采集数据，采集30秒；所述的监控中心执行数据接收、处理、初步判断抽油机工作状态、打印抽油机示功图等功能，该监测中心，可以任何时刻遥控任一数据采集终端，采集和发送数据。监控中心内发射机PTT与U1的P2.5接通，接收机BUSY与U1的ACH6脚连接，发射/接收机信号线经调制/解调电路与U1的TXD、RXD连接，U3接口电路PB接液晶显示屏，U5的RXD经电平交换接微机TXD端，U5的P3.7接U1的EXTINT，U5的P0口接U3的PA，U1的TXD脚经电平交换连到微机的RXD端。

采发器内发射机PTT与U1的P2.5接通，接收机Busy与U1的ACH6脚连接，信号调制/解调电路收发信号线与U1的TXD、RXD连接，时钟电路U4的19脚与U1的HSIO连接，接口电路U3与U1连接，PA为地址编码输入，与排开关SW1连接。PB用状态显示控制，PB4-7与LED发光管L1-L5连接，显示状态；PB0与电源切换电路连接，控制电源切换。

采发器内部电池采用浮充方式，外部停止供电后，自动切换到电池供电，发射断电报警信号，然后切断主电路供电，采发器所采用的时钟电路能维持长期电池供电，时钟不被打断。

在本发明的无人值守监测系统中，一种仅用一个压力传感器测试抽油机光杆的载荷，结合数据处理程序、绘制抽油机井示功图等的数据处理方法如下：

采发器以40点/秒的速度采样30秒，在所采集到的1200个数据中搜寻最大载荷Lmax1和Lmax2，及对应的采集点Pmax1和Pmax2，Pmax1和Pmax2，求出此抽油机井一个周期(加载-卸载-加载)内所包含的采集点Pt。

按如下方式寻找加载瞬间所对应的采集点，即加载点Ps：

从Pmax1点起，往回寻找加载点，跨第一步时的斜率为K1，跨第二步时的斜率为K2，以此类推，K3，…Kn-1，Kn：

K＝(K1+K2+K3+…Kn)/n

从(Pmax1，Lmax1)作一条斜率为K的直线，此直线与采集数据曲线的最低交点即为加载点Ps。