一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng),包括分別與PLC控制器連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯示模塊；測控部分用于監(jiān)測油井液位深度和鋼絲繩的受力情況；絞車控制部分控制撈油抽子的上、下行深度和速度；排繩控制部分控制鋼絲繩的卷繞；顯示模塊用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。本發(fā)明還公開了采用上述智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)進行采油控制的方法。本發(fā)明一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過對油井液面和鋼絲繩受力情況控制撈油抽子的運行，具有自動撈油的功能，實現(xiàn)了低滲透油田以及開發(fā)后期的油田的間歇采油，提高了低產(chǎn)井的采油效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油采集技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)進行采油控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針對低滲透油田以及開發(fā)后期的油田，油井產(chǎn)能明顯不足，開采過程出現(xiàn)周期性出油，甚至出現(xiàn)空抽現(xiàn)象，采用常規(guī)“三抽”系統(tǒng)導(dǎo)致機采系統(tǒng)效率低，平均效率只有12%?23%，而陜北地區(qū)部分機采系統(tǒng)效率不足10%，部分油井由于單井產(chǎn)量低，采用“三抽”系統(tǒng)開采已經(jīng)沒有利潤，導(dǎo)致油井關(guān)井。在節(jié)能減排的時代背景下，對低產(chǎn)井的開采在節(jié)能降耗方面提出了較高要求，所以為了降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源，提高油井利用率，采用固定智能撈油的方法，可以有效提高系統(tǒng)效率，解決空抽現(xiàn)象。因此需要開發(fā)出適應(yīng)于固定智撈油機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有低滲透油田以及開發(fā)后期的油田，持續(xù)采油設(shè)備產(chǎn)能低、能耗高的問題。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供采用上述智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，進行采油控制的方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括分別與PLC控制器連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯示模塊；
[0006]測控部分，用于監(jiān)測油井液位深度和鋼絲繩的受力情況，并將信號傳送到PLC控制器，確定油井液面深度和液面恢復(fù)速度、判斷撈油機為空載或待載狀態(tài)；
[0007]絞車控制部分，通過接收到PLC控制器的油井液面深度和液面恢復(fù)速度信號，控制撈油抽子的上、下行深度和速度；
[0008]排繩控制部分，通過接收到PLC控制器的撈油機空載或待載信號，控制鋼絲繩的卷繞;排繩控制部分設(shè)置有限位開關(guān)，限位開關(guān)安裝于排繩器支架兩端的，限位開關(guān)與PLC控制器連接，限位開關(guān)用于防止鋼絲卷繞過程中碰撞排繩器；
[0009]顯示模塊用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。
[0010]本發(fā)明的特點還在于，
[0011]測控部分包括液位儀和測力傳感器，液位儀和測力傳感器分別與PLC控制器連接，測力傳感器安裝于進井鋼絲繩與地滑輪之間，液位儀安裝于井口。
[0012 ] 所述絞車控制部分包括磁阻電機控制器、開關(guān)磁阻電機和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a，開關(guān)磁阻電機用于控制撈油抽子的升降，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a用于讀取開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送到PLC控制器；同時PLC控制器驅(qū)動磁阻電機控制器，進而調(diào)控撈油抽子的上、下行速度。
[0013]排繩控制部分包括步進電機驅(qū)動器、步進電機和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b，步進電機用于控制鋼絲繩的卷繞，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b用于讀取排繩器絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送給PLC控制器，PLC控制器驅(qū)動步進電機驅(qū)動器，進而控制步進電機的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。
[0014]顯示模塊包括液晶顯示屏和鍵盤。
[0015]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種基于智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)的采油控制方法，具體按照以下步驟實施:
[0016]當(dāng)油井液面達到設(shè)定液面高度，液位儀將液面信號傳送給PLC控制器，PLC控制器發(fā)出信號到磁阻電機控制器控制開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)動，此時撈油機處于空載狀態(tài)，開關(guān)磁阻電機正轉(zhuǎn)下方抽子，到達預(yù)定深度停止，開始撈油;撈油過程，油液進入抽子，增大了鋼絲繩受力，測力傳感器將受力信號發(fā)送至PLC控制器，PLC控制器對信號進行判斷，達到預(yù)定張力時，PLC控制器驅(qū)動磁阻電機控制器，控制開關(guān)磁阻電機反轉(zhuǎn)，抽子開始上行，完成撈油過程;同時，PLC控制器驅(qū)動步進電機驅(qū)動器控制步進電機運轉(zhuǎn)，進行排繩，排繩工作過程光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b讀取絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)并將測定信號反饋給PLC控制器，調(diào)控步進電機的移動速度。
[0017]本發(fā)明的特點還在于，
[0018]所采用的智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)包括分別與PLC控制器連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯示模塊；
[0019]測控部分包括液位儀和測力傳感器，液位儀和測力傳感器分別與PLC控制器連接，測力傳感器安裝于進井鋼絲繩與地滑輪之間，液位儀安裝于井口；
[0020]絞車控制部分包括磁阻電機控制器、開關(guān)磁阻電機和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a，開關(guān)磁阻電機用于控制撈油抽子的升降，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a用于讀取開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送到PLC控制器；同時PLC控制器驅(qū)動磁阻電機控制器，進而調(diào)控撈油抽子的上、下行速度；
[0021]排繩控制部分包括步進電機驅(qū)動器、步進電機和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b，步進電機用于控制鋼絲繩的卷繞，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b用于讀取排繩器絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送給PLC控制器，PLC控制器驅(qū)動步進電機驅(qū)動器，進而控制步進電機的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向；
[0022]顯示模塊用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。
[0023]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過對油井液面和鋼絲繩受力情況控制撈油抽子的運行，并控制鋼絲繩的運行，其具有定時定距離自動撈油的功能，根據(jù)現(xiàn)場測試參數(shù)輸入控制器中，可使固定智能撈油機根據(jù)參數(shù)自主運行，實現(xiàn)了低滲透油田以及開發(fā)后期的油田的間歇采油，提高了低產(chǎn)井的采油效率，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中，1.PLC控制器，2.液位儀，3.測力傳感器，4.限位開關(guān)，5.磁阻電機控制器，6.開關(guān)磁阻電機，7.光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a，8.電機驅(qū)動器，9.步進電機，10.光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b，11.顯示模塊。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027]本發(fā)明提供了一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括分別與連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯示模塊11;
[0028]測控部分，用于監(jiān)測油井液位深度和鋼絲繩的受力情況，并將信號傳送到PLC控制器I，確定油井液面深度和液面恢復(fù)速度、判斷撈油機為空載或待載狀態(tài);測控部分包括液位儀2和測力傳感器3，液位儀2和測力傳感器3分別與PLC控制器I連接，測力傳感器3安裝于進井鋼絲繩與地滑輪之間，液位儀2安裝于井口。
[0029]絞車控制部分，通過接收到PLC控制器I的油井液面深度和液面恢復(fù)速度信號，控制撈油抽子的上、下行深度和速度;絞車控制部分包括磁阻電機控制器5、開關(guān)磁阻電機6和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a7，開關(guān)磁阻電機6用于控制撈油抽子的升降，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a7用于讀取開關(guān)磁阻電機6轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送到PLC控制器I;同時PLC控制器I驅(qū)動磁阻電機控制器5，進而調(diào)控撈油抽子的上、下行速度。
[0030]排繩控制部分，通過接收到PLC控制器I的撈油機空載或待載信號，控制鋼絲繩的卷繞;排繩控制部分包括步進電機驅(qū)動器8、步進電機9和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器blO，步進電機9用于控制鋼絲繩的卷繞，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器blO用于讀取排繩器絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送給PLC控制器I，PLC控制器I驅(qū)動步進電機驅(qū)動器8，進而控制步進電機9的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。排繩控制部分還包括安裝于排繩器支架兩端的限位開關(guān)4，限位開關(guān)4與PLC控制器I連接。限位開關(guān)4排繩控制的二次保障，用于判定排繩小車是否達到排繩器絲杠設(shè)定位置，當(dāng)排繩小車到達排繩器絲杠設(shè)定位置時會碰撞限位開關(guān)4，此時限位開關(guān)4產(chǎn)生一次脈沖，并將脈沖信號傳送給PLC控制器I，PLC控制器I驅(qū)動步進電機驅(qū)動器8控制步進電機9轉(zhuǎn)動，一次脈沖信號步進電機9改變一次轉(zhuǎn)動方向。
[0031]顯示模塊11用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。顯示模塊11包括液晶顯示屏和鍵盤。液晶顯示屏與PLC控制器I連接，PLC控制器I將接收到的實時工作信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號傳送液晶顯示屏，在撈油機運行時可顯示當(dāng)前各工作動態(tài)參數(shù)，包括實時下入深度、速度、載荷、開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速、繞線步進電機轉(zhuǎn)速、停撈時間以及液面位置。同時可通過鍵盤設(shè)置抽油預(yù)定參數(shù)。
[0032]磁阻電機控制器5為開關(guān)磁阻電機標準控制器，集成溫度，電機過壓，欠壓，過流，過載，堵轉(zhuǎn)，過熱，短路，超速，反饋越限等信號，可有效保護電機運行。PLC控制器I通過驅(qū)動磁阻電機控制器5控制磁阻電機6的運行。磁阻電機控制器自身集成一個小型控制面板包括一個小型液晶顯示屏和部分參數(shù)設(shè)定按鈕。
[0033]采用開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)在零到最高轉(zhuǎn)速氛圍內(nèi)均可帶負荷長期運轉(zhuǎn)，啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩大，可頻繁啟停，正反轉(zhuǎn)切換迅速，過載能力強。體積小，具有無極變速的性能，可以減速器直接相連，可靠性高。
[0034]排繩器軸端安裝限位開關(guān)4，在PLC控制誤差或者失效情況下，可以有效的避免排繩小車碰撞軸端及卷筒。
[0035]采用上述智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)進行采油控制方法，具體按照以下步驟實施:
[0036]當(dāng)油井液面達到設(shè)定液面高度，液位儀5將液面信號傳送給PLC控制器I，PLC控制器I發(fā)出信號到磁阻電機控制器5控制開關(guān)磁阻電機6轉(zhuǎn)動，此時撈油機處于空載狀態(tài)，開關(guān)磁阻電機6正轉(zhuǎn)下方抽子，到達預(yù)定深度停止，開始撈油;撈油過程，油液進入抽子，增大了鋼絲繩受力，測力傳感器3將受力信號發(fā)送至PLC控制器I，PLC控制器I對信號進行判斷，達到預(yù)定張力時，PLC控制器I驅(qū)動磁阻電機控制器5，控制開關(guān)磁阻電機6反轉(zhuǎn)，抽子開始上行，完成撈油過程;同時，PLC控制器I驅(qū)動步進電機驅(qū)動器8控制步進電機9運轉(zhuǎn)，進行排繩，排繩工作過程光柵旋轉(zhuǎn)編碼器blO讀取絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)并將測定信號反饋給PLC控制器I，調(diào)控步進電機9的移動速度。
[0037]本發(fā)明一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過對油井液面和鋼絲繩受力情況控制撈油抽子的運行，并控制鋼絲繩的運行，其具有定時定距離自動撈油的功能，根據(jù)現(xiàn)場測試參數(shù)輸入控制器中，可使固定智能撈油機根據(jù)參數(shù)自主運行，實現(xiàn)了低滲透油田以及開發(fā)后期的油田的間歇采油，提高了低產(chǎn)井的采油效率，降低了生產(chǎn)成本。
【主權(quán)項】
1.一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括分別與PLC控制器(I)連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯不模塊(11); 所述測控部分，用于監(jiān)測油井液位深度和鋼絲繩的受力情況，并將信號傳送到PLC控制器(I )，確定油井液面深度和液面恢復(fù)速度、判斷撈油機為空載或待載狀態(tài)； 所述絞車控制部分，通過接收到PLC控制器(I)的油井液面深度和液面恢復(fù)速度信號，控制撈油抽子的上、下行深度和速度； 所述排繩控制部分，通過接收到PLC控制器(I)的撈油機空載或待載信號，控制鋼絲繩的卷繞;排繩控制部分設(shè)置有限位開關(guān)(4)，限位開關(guān)(4)安裝于排繩器支架兩端的，限位開關(guān)(4)與PLC控制器(I)連接，限位開關(guān)(4)用于防止鋼絲卷繞過程中碰撞排繩器； 所述顯示模塊(11)用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測控部分包括(2)和(3)，液位儀(2)和測力傳感器(3)分別與PLC控制器(I)連接，測力傳感器(3)安裝于進井鋼絲繩與地滑輪之間，液位儀(2)安裝于井口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述絞車控制部分包括磁阻電機控制器(5)、開關(guān)磁阻電機(6)和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a(7)，開關(guān)磁阻電機(6)用于控制撈油抽子的升降，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a(7)用于讀取開關(guān)磁阻電機(6)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送到PLC控制器(I);同時PLC控制器(I)驅(qū)動磁阻電機控制器(5)，進而調(diào)控撈油抽子的上、下行速度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述排繩控制部分包括步進電機驅(qū)動器(8)、步進電機(9)和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b(10)，步進電機(9)用于控制鋼絲繩的卷繞，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b(10)用于讀取排繩器絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送給PLC控制器(I)，PLC控制器(I)驅(qū)動步進電機驅(qū)動器(8)，進而控制步進電機(9)的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊(11)包括液晶顯示屏和鍵盤。6.—種基于智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)的采油控制方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施: 當(dāng)油井液面達到設(shè)定液面高度，液位儀(5)將液面信號傳送給PLC控制器(I)，PLC控制器(I)發(fā)出信號到磁阻電機控制器(5)控制開關(guān)磁阻電機(6)轉(zhuǎn)動，此時撈油機處于空載狀態(tài)，開關(guān)磁阻電機(6)正轉(zhuǎn)下方抽子，到達預(yù)定深度停止，開始撈油;撈油過程，油液進入抽子，增大了鋼絲繩受力，測力傳感器⑶將受力信號發(fā)送至PLC控制器(I)，PLC控制器⑴對信號進行判斷，達到預(yù)定張力時，PLC控制器(I)驅(qū)動磁阻電機控制器(5)，控制開關(guān)磁阻電機(6)反轉(zhuǎn)，抽子開始上行，完成撈油過程；同時，PLC控制器(I)驅(qū)動步進電機驅(qū)動器(8)控制步進電機(9)運轉(zhuǎn)，進行排繩，排繩工作過程光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b(10)讀取絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)并將測定信號反饋給PLC控制器(I)，調(diào)控步進電機(9)的移動速度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)的撈油控制方法，其特征在于，所采用的智能撈油機閉環(huán)控制系統(tǒng)包括分別與PLC控制器(I)連接的測控部分、絞車控制部分、排繩控制部分和顯示模塊(11); 所述測控部分包括液位儀(2)和測力傳感器(3)，液位儀(2)和測力傳感器(3)分別與PLC控制器(I)連接，測力傳感器(3)安裝于進井鋼絲繩與地滑輪之間，液位儀(2)安裝于井P; 絞車控制部分包括磁阻電機控制器(5)、開關(guān)磁阻電機(6)和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a(7)，開關(guān)磁阻電機(6)用于控制撈油抽子的升降，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器a(7)用于讀取開關(guān)磁阻電機(6)轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送到PLC控制器(I);同時PLC控制器(I)驅(qū)動磁阻電機控制器(5)，進而調(diào)控撈油抽子的上、下行速度； 排繩控制部分包括步進電機驅(qū)動器(8)、步進電機(9)和光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b(10)，步進電機(9)用于控制鋼絲繩的卷繞，光柵旋轉(zhuǎn)編碼器b(10)用于讀取排繩器絲杠的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并將測定信號傳送給PLC控制器(I)，PLC控制器(I)驅(qū)動步進電機驅(qū)動器(8)，進而控制步進電機(9)的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向； 所述顯示模塊(11)用于顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，設(shè)置工作參數(shù)。
【文檔編號】E21B43/12GK106089160SQ201610416474
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610416474.3, CN 106089160 A, CN 106089160A, CN 201610416474, CN-A-106089160, CN106089160 A, CN106089160A, CN201610416474, CN201610416474.3
【發(fā)明人】黃華, 高海龍, 段景杰, 趙亞杰, 董濤, 趙小波, 王寶萍, 符喜德, 李文超
【申請人】延長油田股份有限公司