一种抽油机自动调参装置及方法

一种抽油机自动调参装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种抽油机自动调参装置及方法。
【背景技术】
[0002]在油田开采中，地面主要采用游梁式抽油机进行举升运动抽取地下原油。稠油区块采用蒸汽热采方式开采，在机采阶段井下原油黏度和供液能力变化复杂，且常受到周边井影响，对抽油机抽汲效率影响很大，会造成抽油效率降低，电能浪费，甚至会导致抽油机故障停机，影响生广。
[0003]随着近些年来，自动控制技术的发展，自动调参技术被应用于油田开采中。抽油机自动变频控制装置采用的是自动调参技术，该技术主要以采集油井电动机消耗电量和油井温度为调参依据判断油井载荷变化，从而实现控制抽油机参数的自动调控。
[0004]本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题:
[0005]这种自动变频控制装置应用于油田开采中，由于电动机消耗的电量变化不大并且电量是一段时间的累积值，导致识别的工况与实际值存在较大的偏差，无法对油井供液情况进行判别，并且需要采集井口温度参数，增加了装置的复杂性。

【发明内容】

[0006]本发明通过提供一种抽油机自动调参装置及方法，解决了现有技术中的自动变频装置识别工况偏差大、无法判别供液不足井况、复杂度高等问题。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008]—种抽油机自动调参装置，其中，所述抽油机包括电动机，所述电动机用于给所述抽油机提供动力，所述抽油机自动调参装置包括:变频器，所述变频器与所述电动机连接，用于控制所述电动机的转速；控制器，所述控制器与所述变频器连接，用于控制所述变频器的电参数其中，所述控制器通过控制所述变频器的电参数，从而获取所述电动机的功率变化情况，并根据电动机的功率变化情况调节所述变频器的输出频率，从而实现对所述电动机的转速控制。
[0009]进一步的，所述抽油机自动调参装置还包括:所述控制器具体包括:上冲程速度控制单元，与所述变频器连接，用于控制所述抽油机上冲程时所述变频器的输出频率；下冲程速度控制单元，与所述变频器连接，用于控制所述抽油机下冲程时所述变频器的输出频率；电参数采集单元，与所述变频器连接，用于采集所述变频器的输出电参数和抽油机的位移变化信息，并获得所述电动机的功率变化曲线；智能诊断单元，分别与所述上冲程速度控制单元、下冲程速度控制单元、电参数采集单元连接；其中，所述智能诊断单元根据所述功率变化曲线计算调节所述变频器的输出频率。
[0010]进一步的，所述抽油机自动调参装置还包括:所述抽油机包括上冲程阶段和下冲程阶段，其中，所述抽油机自动调参装置还包括:位置开关，与所述控制器连接，所述位置开关用于调节所述抽油机所处的冲程阶段。
[0011]进一步的，所述抽油机自动调参装置还包括:人机接口装置，所述人机接口装置与所述控制器连接，所述人机接口装置用于设置所述控制器的参数。
[0012]进一步的，所述控制器与所述变频器连接的具体方式为串口通讯连接和/或模拟量信号的有线连接。
[0013]一种抽油机自动调参方法，获得抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息；根据抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息，获得抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线；获得抽油井的工况变化信息；根据所述抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线及所述抽油井工况变化信息，计算所述抽油井上工况和/或下工况冲程的第一调速幅度；将所述第一调速幅度发送给变频器，调节变频器的输出频率，自动调节抽油机电动机的运行速度。
[0014]进一步的，所述一种抽油机自动调参方法，还包括:获得人机交互信息；
[0015]根据所述人机交互信息产生第二调速幅度；根据所述第二调速幅度调整所述第一调速幅度，并产生第三调速幅度；将所述第三调速幅度发送给变频器。
[0016]本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0017]1、由于采用了控制器实时监测变频器的电参数以及抽油机位移变化信息，并以抽油机电动机的消耗功率曲线为判断依据，通过曲线的变化识别油井载荷变化和油井井下供液不足变化情况，自动计算调节变频器的频率大小，有效解决了现有技术中的自动变频装置识别工况偏差大、无法判别供液不足井况的问题。
[0018]2、本发明采用的抽油机自动调参装置，不需要安装温度传感器，提高了抽油机自动调参合理性，减少了系统硬件成本。
[0019]3、本发明的抽油机自动调参方法，根据抽油机上冲程和下冲程阶段的功率变化曲线为依据，根据曲线的变化来判断油井载荷变化和充满度变化情况，进而识别井况和供液不足的程度，实现对抽油机参数的自动调节。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例的抽油机自动调参装置结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例的抽油机自动调参方法的示意图；
[0022]图3为本发明实施例的抽油机自动调参方法的又一示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明实施例通过采用抽油机自动调参装置，实时监测变频器的电参数以及抽油机位移变化信息，并以抽油机电动机的消耗功率曲线作为判断依据，通过曲线的变化识别油井载荷变化和油井井下供液不足变化情况，自动计算调节变频器的频率大小，有效解决了现有技术中的自动变频装置识别工况偏差大、无法判别供液不足井况、复杂度高等问题，能够准确识别油井载荷变化趋势、油井供液不足井况和供液不足程度，大幅度提高了抽油机自动调参合理性，减少了系统硬件成本。
[0024]本申请实施例中的技术方案为解决上述人工调试方式的问题，总体思路如下:
[0025]本发明实施例提供了一种抽油机自动调参装置，其中，所述控制器通过控制所述变频器的电参数，从而获取所述电动机的功率变化情况，并根据电动机的功率变化情况调节所述变频器的输出频率，从而实现对所述电动机的转速控制。
[0026]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0027]如图1所示，本发明实施例提供了一种抽油机自动调参装置，其中，所述抽油机包括电动机1，所述电动机I用于给所述抽油机提供动力，并且，自动调参装置通过变频器2控制电动机I的转速，具体而言，抽油机自动调参装置包括变频器2，控制器3，其中:
[0028]变频器2，与所述电动机I连接，所述变频器2用于控制所述电动机I的转速；
[0029]控制器3，与所述变频器2连接，所述控制器I用于控制所述变频器2的电参数；
[0030]其中，所述控制器3通过控制所述变频器2的电参数，从而获取所述电动机I的功率变化情况，以此自动判断油井载荷变化和充满度变化，并调节所述变频器2的输出频率，从而实现对所述电动机I的转速控制，具体来说，控制器3的输出端连接到变频器2的输入控制端以完成对变频器2的输出频率的控制。
[0031 ] 进一步的，控制器3又由电参数采集单元31，上冲程速度控制单元32、下冲程速度控制单元33组成，其中，
[0032]电参数采集单元31与所述变频器2连接，用于采集所述变频器2的电参数和抽油机的位移变化信息，并根据所述电参数和所述位移变化信息获得所述抽油机的功率变化曲线，具体而言，变频器2的反馈输出端连接到控制器3的模拟量输入端以获取变频器2的输出功率、电流、频率等参数，抽油机的抽油杆在不同冲程阶段位置会发生变化。
[0033]上冲程速度控制单元32，与所述变频器2连接，用于控制所述抽油机上冲程时所述变频器2的输出频率，具体而言，上冲程速度控制单元32与变频器2的控制信号输入端连接，从而控制变频器2的输出频率。
[0034]下冲程速度控制单元33，与所述变频器2连接，用于控制所述抽油机下冲程时所述变频器2的输出频率，具体而言，下冲程速度控制单元33与变频器2的控制信号输入端连接，从而控制变频器2的输出频率。
[0035]智能诊断单元34，分别与所述电参数采集单元31、上冲程速度控制单32、下冲程速度控制单元33连接。
[0036]其中，所述智能诊断单元34根据所述功率变化曲线，来判断油井载荷变化和充满度变化趋势，并自动计算调节所述变频器2的输出频率。
[0037]另外，该抽油机自动调参装置还可以包括人机接口 6，通过人机接口 6实现人工对自动调参装置进行人工干预，使得自动调参装置的人机交互性更好，具体而言，人机接口 6可以对控制器3进行程序编程， 在系统安装完成后进行参数设置，包括电量累积时间、变化幅度基准值、上下冲程频率、速度比等，并且可以显示系统运行状态，系统故障信息等。
[0038]进一步的，鉴于在稠油井在一个蒸汽注采周期内的工作特性，可以将电动机I的运动状态分成上冲程和下冲程两个阶段，为了更好地使电参数采集单元31获得更准确的信息设置位置开关5，并通过位置开关5判断抽油机的上冲程和下冲程的运行装置，帮助电参数采集单元31准确获得上、下冲程的功率变化曲线。另一方面，还可以通过人机接口 6设定单位时间的具体值。
[0039]本发明实施例还提供了一种抽油机自动调参方法，如图2所示:
[0040]步骤SllO:获得抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息；
[0041]步骤S120:根据抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息，获得抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线；
[0042]步骤S130:获得抽油井的工况变化信息；
[0043]步骤S140:根据所述抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线及所述抽油井工况变化信息，计算所述抽油井上工况和/或下工况冲程的第一调速幅度；
[0044]步骤S150:将所述第一调速幅度发送给变频器，调节变频器的输出频率，自动调节抽油机电动机的运行速度。
[0045]为了实现人机交互，本发明的自动调参方法还包括了人机交互过程，具体过程如下:
[0046]获得人机交互信息；
[0047]根据所述人机交互信息产生第二调速幅度；
[0048]根据所述第二调速幅度调整所述第一调速幅度，并产生第三调速幅度；
[0049]将所述第三调速幅度发送给变频器。
[0050]为了更好的说明本实施例的抽油机自动调参方法，本发明实施例将举一具体示例予以说明，如图3所示。
[0051]步骤210:根据稠油井原油黏度及供液变化情况，将稠油井的运行划分为四个工况，工况a为开井初期，工况b为开井中前期，工况c为开井中后期，工况d为后期；每个工况都有不同的原油黏度，在控制器3里与其对应的就有不同的功率值，同时设定充满度限定值，当充满度低于所述限定值时进行速度调节；
[0052]步骤220:当抽油机运行后，电参数采集单元31根据位置开关5和变频器2的模拟量回馈信号计算并绘制抽油机在上、下冲程阶段一个冲次的功率变化曲线；
[0053]步骤230:智能诊断及自动调速控制单元34根据电参数采集单元31计算的功率曲线自动识别出上、下冲程阶段最大功率和充满度变化幅度及趋势，当条件满足调参条件时，根据上冲程阶段最大功率和充满度变化幅度计算出上、下冲程调速幅度，自动调节抽油机电动机运行速度；；
[0054]步骤240:上冲程速度控制单元32和下冲程速度控制单元33，根据智能诊断单元34计算出的频率变化值，进行对变频器的相应控制；
[0055]步骤250:频率调节完成后，等采集间隔时间到以后继续开始新的一个冲程电功率曲线采集，计算上冲程阶段最大功率和充满度，进行下一个循环控制中。
[0056]如上所述，整个系统安装设置完成实施后，控制器3不断采集比较上冲程时变频器输出功率和整个冲次曲线充满度，智能诊断单元34根据变化幅度及趋势自动判断油井当前井况，并计算出频率调节大小值，上冲程速度控制单元32和下冲程速度控制单元33将频率调节值通过控制器3的串口与变频器2串口通讯(结合图2)，以串口命令形式直接改变变频器2内的抽油机上、下冲程频率值，从而改变抽油机上、下冲程速度及速度比，达到自动调节冲次及上、下冲程速度比的目的，从根本上解决了稠油井井况变化复杂导致的调频难，调频不及时的问题。
[0057]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
[0058]1、由于采用了控制器实时监测变频器的电参数以及抽油机位移变化信息，并以抽油机电动机的消耗功率曲线为判断依据，通过曲线的变化识别油井载荷变化和油井井下供液不足变化情况，自动计算调节变频器的频率大小，有效解决了现有技术中的自动变频装置识别工况偏差大、无法判别供液不足井况的问题。
[0059]2、本装置采用的抽油机自动调参装置，不需要安装温度传感器，提高了抽油机自动调参合理性，减少了系统硬件成本。
[0060]3、本发明的抽油机自动调参方法，根据抽油机上冲程和下冲程阶段的功率变化曲线为依据，根据曲线的变化来判断油井载荷变化和充满度变化情况，进而识别井况和供液不足的程度，实现对抽油机参数的自动调节。
[0061]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0062]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种抽油机自动调参装置，其中，所述抽油机包括电动机，所述电动机用于给所述抽油机提供动力，其特征在于，所述抽油机自动调参装置包括: 变频器，所述变频器与所述电动机连接，用于控制所述电动机的转速； 控制器，所述控制器与所述变频器连接，用于控制所述变频器的电参数； 其中，所述控制器通过控制所述变频器的电参数，从而获取所述电动机的功率变化情况，并根据电动机的功率变化情况调节所述变频器的输出频率，从而实现对所述电动机的转速控制。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器具体包括: 上冲程速度控制单元，与所述变频器连接，用于控制所述抽油机上冲程时所述变频器的输出频率； 下冲程速度控制单元，与所述变频器连接，用于控制所述抽油机下冲程时所述变频器的输出频率； 电参数采集单元，与所述变频器连接，用于采集所述变频器的输出电参数和抽油机的位移变化信息，并获得所述电动机的功率变化曲线； 智能诊断单元，分别与所述上冲程速度控制单元、下冲程速度控制单元、电参数采集单元连接; 其中，所述智能诊断单元根据所述功率变化曲线计算调节所述变频器的输出频率。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽油机包括上冲程阶段和下冲程阶段，其中，所述抽油机自动调参装置还包括: 位置开关，与所述控制器连接，所述位置开关用于调节所述抽油机所处的冲程阶段。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽油机自动调参装置还包括: 人机接口装置，所述人机接口装置与所述控制器连接，所述人机接口装置用于设置所述控制器的参数。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器与所述变频器连接的具体方式为串口通讯连接和/或模拟量信号的有线连接。6.一种抽油机自动调参方法，其特征在于: 获得抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息；根据抽油机上冲程和下冲程阶段的变频器的电参数信息和抽油机的位移变化信息，获得抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线； 获得抽油井的工况变化信息； 根据所述抽油机在一个冲程阶段的功率变化曲线及所述抽油井工况变化信息，计算所述抽油井上工况和/或下工况冲程的第一调速幅度； 将所述第一调速幅度发送给变频器，调节变频器的输出频率，自动调节抽油机电动机的运行速度。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括: 获得人机交互信息； 根据所述人机交互信息产生第二调速幅度； 根据所述第二调速幅度调整所述第一调速幅度，并产生第三调速幅度； 将所述第三调速幅度发送给变频器。
【专利摘要】本发明公开了一种抽油机自动调参装置，其中，抽油机自动调参装置包括：变频器，所述变频器与所述电动机连接，用于控制所述电动机的转速；控制器，所述控制器与所述变频器连接，用于控制所述变频器的电参数。由于采用了控制器实时监测变频器的电参数以及抽油机位移变化信息，并以抽油机电动机的消耗功率曲线为判断依据，通过曲线的变化识别油井载荷变化和油井井下供液不足变化情况，自动计算调节变频器的频率大小，有效解决了现有技术中的自动变频装置识别工况偏差大、无法判别供液不足井况的问题。
【IPC分类】E21B43/00, H02P27/04
【公开号】CN104883113
【申请号】CN201510297470
【发明人】王军平, 杨金龙, 范亮亮, 苟国磊, 胡海平
【申请人】新疆敦华石油技术股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月3日...