一種抽油機自動變頻裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抽油機自動變頻裝置及方法，其中，抽油機自動變頻裝置包括：變頻器，用于控制所述電動機的轉速；控制裝置，用于獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)；外界參數(shù)檢測裝置，用于檢測抽油井的外界參數(shù)，并將所述外界參數(shù)傳輸給所述控制裝置；其中，所述控制裝置通過獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)和所述外界參數(shù)，以實現(xiàn)對所述變頻器的輸出頻率的自動控制。由于采用了控制裝置實時監(jiān)測變頻器、油井溫度參數(shù)等信息，并根據(jù)獲得參數(shù)信息實時根據(jù)井況變化幅度自動計算調(diào)節(jié)變頻器的頻率大小，所以，有效解決了現(xiàn)有技術中的人工方式調(diào)劑勞動強度大、工序繁瑣復雜，實時性差的不足，達到了抽油機調(diào)頻的快速、及時、簡單的技術效果。
【專利說明】一種抽油機自動變頻裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采【技術領域】，尤其涉及一種抽油機自動變頻裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在稠油在開采中，主要采用蒸汽吞吐方式生產(chǎn)。在生產(chǎn)中，抽油機工作狀況受井下溫度，原油黏度影響較大，當溫度和黏度發(fā)生變化時，如不能根據(jù)井況變化及時調(diào)整抽油機運行工況，則會造成抽油效率降低，電能浪費，甚至會導致抽油機故障停機，影響生產(chǎn)。
[0003]最傳統(tǒng)的方式是人工更換皮帶輪來改變沖次，這顯然不能及時根據(jù)井況來調(diào)節(jié)沖次。隨著近些年來，變頻器技術的不斷發(fā)展，在很多油井都使用了變頻器來調(diào)節(jié)抽油機沖次，但是發(fā)明人在實現(xiàn)本實施例的過程中發(fā)現(xiàn)，雖然使用變頻器都能很自如的調(diào)節(jié)抽油機沖次，但每口都需要人工進行測試后調(diào)節(jié)，而且井況在不停變化，這就需要人工經(jīng)常去測試調(diào)節(jié)，往往都因為人工調(diào)節(jié)工作的煩瑣、復雜和不及時而使安裝了變頻器的油井大部分都實現(xiàn)不了根據(jù)井況變化做到及時調(diào)節(jié)沖次，達不到理想中節(jié)能增產(chǎn)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明通過提供一種抽油機自動變頻裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術中不能根據(jù)井況變化及時調(diào)整沖次的技術問題，克服了現(xiàn)有抽油機采用人工方式的勞動強度大、工序繁瑣復雜，實時性差的不足。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0006]一種抽油機自動變頻裝置，其中，所述抽油機包括電動機，所述電動機用于給所述抽油機提供動力，所述抽油機自動變頻裝置包括:變頻器，與所述電動機連接，所述變頻器用于控制所述電動機的轉速；控制裝置，與所述變頻器連接，所述控制裝置用于獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)；外界參數(shù)檢測裝置，與所述控制裝置連接，所述外界參數(shù)檢測裝置用于檢測抽油井的外界參數(shù)，并將所述外界參數(shù)傳輸給所述控制裝置；其中，所述控制裝置通過獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)和所述外界參數(shù)，以實現(xiàn)對所述變頻器的輸出頻率的自動控制。
[0007]進一步的，所述抽油機自動變頻裝置還包括:所述控制裝置具體包括:變頻器參數(shù)檢測單元，與所述變頻器連接，用于檢測所述工作狀態(tài)參數(shù)；外界參數(shù)獲得單元，與所述外界參數(shù)檢測裝置連接，用于獲得所述抽油井外界參數(shù)；頻率輸出單元，與所述變頻器連接，用于給所述變頻器傳遞輸出頻率；頻率控制單元，分別與所述變頻器參數(shù)檢測單元、夕卜界參數(shù)獲得單元、頻率輸出單元連接；其中，所述頻率控制單元根據(jù)所述變頻器工作狀態(tài)參數(shù)和所述抽油井外界參數(shù)計算出變頻器的所述輸出頻率，并傳遞給所述變頻器，用于實現(xiàn)對所述變頻器的自動控制。
[0008]進一步的，所述抽油機自動變頻裝置還包括:所述抽油機包括上沖程階段和下沖程階段，其中，所述抽油機自動變頻裝置還包括:沖程調(diào)節(jié)裝置，與所述控制裝置連接，所述沖程調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述變頻器參數(shù)檢測單元的檢測節(jié)奏，以便于準確獲得所述抽油機上沖程階段和下沖程階段的所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)。
[0009]進一步的，所述抽油機自動變頻裝置還包括:人機接口裝置，所述人機接口裝置與所述控制裝置連接，所述人機接口裝置用于人工調(diào)節(jié)所述變頻器參數(shù)檢測單元的檢測節(jié)奏。
[0010]進一步的，所述抽油機自動變頻裝置還包括:外界參數(shù)檢測裝置具體為溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置用于檢測抽油井的井口溫度參數(shù)。
[0011]進一步的，所述抽油機自動變頻裝置還包括:所述控制裝置與所述變頻器連接的具體方式為串口通訊連接和模擬量信號有線連接。
[0012]一種抽油機自動變頻方法，包括:獲得抽油機上沖程和下沖程階段的電動機的電量信息；獲得抽油井的溫度信息；根據(jù)所述電量信息和所述溫度信息計算獲得電量信息變化量和溫度信息變化量；獲得抽油井的工況變化信息；根據(jù)所述電量信息變化量、所述溫度信息變化量及所述抽油井工況變化信息，計算所述抽油井上工況和/或下工況沖程的第一調(diào)速幅度；將所述第一調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器，用于實現(xiàn)對抽油機的自動變頻控制。
[0013]進一步的，所述一種抽油機自動變頻方法，還包括:獲得人機交互信息；根據(jù)所述人機交互信息產(chǎn)生第二調(diào)速幅度；根據(jù)所述第二調(diào)速幅度調(diào)整所述第一調(diào)速幅度，并產(chǎn)生第三調(diào)速幅度；將所述第三調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器。
[0014]本發(fā)明提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點:
[0015]由于采用了控制裝置實時監(jiān)測變頻器、油井溫度參數(shù)等信息，并根據(jù)獲得參數(shù)信息實時根據(jù)井況變化幅度自動計算調(diào)節(jié)變頻器的頻率大小，所以，有效解決了現(xiàn)有技術中的人工方式調(diào)劑勞動強度大、工序繁瑣復雜，實時性差的不足，達到了抽油機調(diào)頻的快速、及時、簡單的技術效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的自動變頻裝置結構示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實施例的抽油機自動變頻方法的示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例的抽油機自動變頻方法的又一示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明實施例通過采用控制裝置實時監(jiān)測變頻器、油井溫度參數(shù)等信息，并根據(jù)獲得參數(shù)信息實時根據(jù)井況變化幅度自動計算調(diào)節(jié)變頻器的頻率大小，所以，有效解決了現(xiàn)有技術中的人工方式調(diào)劑勞動強度大、工序繁瑣復雜，實時性差的不足，達到了抽油機調(diào)頻的快速、及時、簡單的技術效果。
[0020]本發(fā)明實施例中的技術方案為解決上述人工調(diào)試方式的問題，總體思路如下:
[0021]本發(fā)明實施例提供了一種抽油機自動變頻裝置，其中，控制裝置通過收集變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)和外界參數(shù)檢測裝置獲得的抽油井的外界參數(shù)自動控制變頻器的功率輸出，達到自動控制電動機的轉速。
[0022]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種抽油機自動變頻裝置，其中，所述抽油機包括電動機I，所述電動機I用于給所述抽油機提供動力，并且，自動變頻裝置通過變頻器2控制電動機I的轉速。具體而言，抽油機自動變頻裝置包括變頻器2，控制裝置3，外界參數(shù)檢測裝置4，其中:
[0024]變頻器2，與所述電動機I連接，所述變頻器2用于控制所述電動機I的轉速；
[0025]控制裝置3，與所述變頻器2連接，所述控制裝置I用于獲得所述變頻器2的工作狀態(tài)參數(shù)；
[0026]外界參數(shù)檢測裝置4，與所述控制裝置3連接，所述外界參數(shù)檢測裝置4用于檢測抽油井的外界參數(shù)，并將所述外界參數(shù)傳輸給所述控制裝置3 ；
[0027]其中，所述控制裝置3通過獲得所述變頻器2的工作狀態(tài)參數(shù)和所述外界參數(shù)，以實現(xiàn)對所述變頻器2的輸出頻率的自動控制，具體來說，控制裝置3連接到變頻器2的輸入控制端以完成對變頻器2的輸出頻率的控制，控制裝置3與變頻器2連接的具體方式為串口通訊連接和模擬量信號有線連接，其中，串口通訊連接用于設置變頻信號，模擬量通訊有線連接用于采集電動機I的電量數(shù)據(jù)。
[0028]進一步的，控制裝置3又由變頻器參數(shù)檢測單元31，頻率輸出單元32、頻率控制單元33、外界參數(shù)獲得單元34組成,其中，
[0029]變頻器參數(shù)檢測單元31與所述變頻器2連接，用于檢測所述變頻器2的工作狀態(tài)參數(shù)，具體而言，變頻器參數(shù)檢測單元31與變頻器2的反饋輸入端連接，并且獲得變頻器2的輸出功率、電流、頻率信號、電量等工作狀態(tài)參數(shù)。舉例來說，可以將變頻器參數(shù)檢測單元31設置成電量自動計算單元，通過自動累積計算單位時間內(nèi)變頻器2的輸出電量情況作為變頻器2的工作狀態(tài)參數(shù)。
[0030]外界參數(shù)獲得單元34，與所述外界參數(shù)檢測裝置4連接，用于獲得所述抽油井外界參數(shù)，具體而言，外界參數(shù)獲得單元34可以是溫度測量儀，通過溫度測量儀實時獲得井口的溫度參數(shù)。
[0031]頻率輸出單元32，與所述變頻器2連接，用于給所述變頻器2傳遞輸出頻率，具體而言，頻率輸出單元32與變頻器2的控制信號輸入端連接，進而控制變頻器2的頻率輸出。
[0032]頻率控制單元33,分別與所述變頻器參數(shù)檢測單元31、外界參數(shù)獲得單元34、頻率輸出單元32連接；
[0033]其中，所述頻率控制單元33根據(jù)所述變頻器2工作狀態(tài)參數(shù)和所述抽油井外界參數(shù)計算出變頻器2的所述輸出頻率，并傳遞給所述變頻器2，用于實現(xiàn)對所述變頻器2的自動控制。
[0034]另外，該抽油機自動變頻裝置還可以包括人機接口 6，通過人機接口 6實現(xiàn)人工對自動變頻裝置進行人工干預，使得自動變頻裝置的人機交互性更好，具體而言，人機接口 6可以對控制裝置3進行程序編程，在系統(tǒng)安裝完成后進行參數(shù)設置，包括電量累積時間，變化幅度基準值，溫度范圍，上下沖程頻率，速度比等，并且可以顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，系統(tǒng)故障
信息等。
[0035]進一步的，鑒于在稠油井在一個蒸汽注采周期內(nèi)的工作特性，可以將電動機I的運動狀態(tài)分成上沖程和下沖程兩個階段，為了更好的使變頻器參數(shù)檢測單元31獲得更準確的信息設置位置開關5，并通過位置開關5判斷抽油機的上沖程和下沖程的運行裝置，幫助變頻器參數(shù)檢測單元31準確計算上、下沖程的工作狀態(tài)參數(shù)，如自動累積計算單位時間內(nèi)變頻器2的輸出電量情況。另一方面，還可以通過人機接口 6設定單位時間的具體值。
[0036]本發(fā)明實施例還提供了一種抽油機自動變頻方法，如圖2所示:
[0037]步驟SllO:獲得抽油機上沖程和下沖程階段的電動機的電量信息；
[0038]步驟S120:獲得抽油井的溫度信息；
[0039]步驟S130:根據(jù)所述電量信息和所述溫度信息計算獲得電量信息變化量和溫度
信息變化量；
[0040]步驟S140:獲得抽油井的工況變化信息；
[0041]步驟S150:根據(jù)所述電量信息變化量、所述溫度信息變化量及所述抽油井工況變化信息，計算所述抽油井上工況和/或下工況沖程的第一調(diào)速幅度；
[0042]步驟S160:將所述第一調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器，用于實現(xiàn)對抽油機的自動變頻控制。
[0043]為了實現(xiàn)人機交互，本發(fā)明的自動變頻方法還包括了人機交互過程，具體過程如下:
[0044]獲得人機交互信息；
[0045]根據(jù)所述人機交互信息產(chǎn)生第二調(diào)速幅度；
[0046]根據(jù)所述第二調(diào)速幅度調(diào)整所述第一調(diào)速幅度，并產(chǎn)生第三調(diào)速幅度；
[0047]將所述第三調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器。
[0048]為了更好的說明本實施例的抽油機自動變頻方法，本發(fā)明實施例將舉一具體示例予以說明，如圖3所示。
[0049]步驟210:根據(jù)稠油井原油黏度及溫度變化情況，將稠油井的運行劃分為四個工況，工況a為開井初期，工況b為開井中前期，工況c為開井中后期，工況d為后期；每個工況都有不同的油溫及原油黏度，在控制裝置3里與其對應的就有不同的溫度及電量消耗值；
[0050]步驟220:當抽油機運行后，變頻器參數(shù)檢測單元31根據(jù)位置開關5和變頻器2的模擬量回饋信號計算抽油機上、下沖程單位時間內(nèi)消耗的電量，并連續(xù)兩次計算出電量變化趨勢及趨勢；以及抽油機工作時實監(jiān)控溫度變化。
[0051]步驟230:頻率控制單元33根據(jù)油井當前所在的工況，電量、溫度變化幅度及趨勢自動判斷油井工況變化趨勢，當條件滿足工況切換條件時自動切換工況，并根據(jù)工況變化，電量、溫度變化幅度計算出上、下沖程調(diào)速幅度；
[0052]步驟240:頻率輸出單兀32,具體可為上沖程頻率輸出單兀321和下沖程頻率輸出單元322，根據(jù)頻率控制單元33計算出的頻率變化值，進行對變頻器2的相應控制；
[0053]步驟250:頻率調(diào)節(jié)完成后，繼續(xù)開始新的電量計算，進行下一個循環(huán)控制中。
[0054]如上所述，整個系統(tǒng)安裝設置完成實施后，控制裝置3不斷累積比較變頻器輸出電量，當電量變化幅度達到或超過設定值，根據(jù)變化幅度大小和溫度變化情況自動判斷油井當前井況，并計算出頻率調(diào)節(jié)大小值，上沖程頻率輸出單元321和下沖程頻率輸出單元322將頻率調(diào)節(jié)值通過控制裝置3的串口與變頻器2串口通訊，并以串口命令形式直接改變變頻器2內(nèi)的抽油機上、下沖程頻率值，從而改變抽油機上、下沖程速度及速度比，達到自動調(diào)節(jié)沖次及上、下沖程速度比的目的，從根本上解決了稠油井井況變化復雜導致的調(diào)頻難，調(diào)頻不及時的問題。
[0055]上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優(yōu)點:[0056]由于采用了控制裝置實時監(jiān)測變頻器、油井溫度參數(shù)等信息，并根據(jù)獲得參數(shù)信息實時根據(jù)井況變化幅度自動計算調(diào)節(jié)變頻器的頻率大小，所以，有效解決了現(xiàn)有技術中的人工方式調(diào)劑勞動強度大、工序繁瑣復雜，實時性差的不足，達到了抽油機調(diào)頻的快速、及時、簡單的技術效果。
[0057]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0058]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權利要求】
1.一種抽油機自動變頻裝置，其中，所述抽油機包括電動機，所述電動機用于給所述抽油機提供動力，其特征在于，所述抽油機自動變頻裝置包括: 變頻器，與所述電動機連接，所述變頻器用于控制所述電動機的轉速； 控制裝置，與所述變頻器連接，所述控制裝置用于獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)；外界參數(shù)檢測裝置，與所述控制裝置連接，所述外界參數(shù)檢測裝置用于檢測抽油井的外界參數(shù)，并將所述外界參數(shù)傳輸給所述控制裝置； 其中，所述控制裝置通過獲得所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)和所述外界參數(shù)，以實現(xiàn)對所述變頻器的輸出頻率的自動控制。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置具體包括: 變頻器參數(shù)檢測單元，與所述變頻器連接，用于檢測所述工作狀態(tài)參數(shù)； 外界參數(shù)獲得單元，與所述外界參數(shù)檢測裝置連接，用于獲得所述抽油井外界參數(shù)； 頻率輸出單元，與所述變頻器連接，用于給所述變頻器傳遞輸出頻率； 頻率控制單元，分別與所述變頻器參數(shù)檢測單元、外界參數(shù)獲得單元、頻率輸出單元連接; 其中，所述頻率控制單元根據(jù)所述變頻器工作狀態(tài)參數(shù)和所述抽油井外界參數(shù)計算出變頻器的所述輸出頻率，并傳遞給所述變頻器，用于實現(xiàn)對所述變頻器的自動控制。
3.如權利要求1所述 的裝置，其特征在于，所述抽油機包括上沖程階段和下沖程階段，其中，所述抽油機自動變頻裝置還包括: 沖程調(diào)節(jié)裝置，與所述控制裝置連接，所述沖程調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述變頻器參數(shù)檢測單元的檢測節(jié)奏，以便于準確獲得所述抽油機上沖程階段和下沖程階段的所述變頻器的工作狀態(tài)參數(shù)。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述抽油機自動變頻裝置還包括: 人機接口裝置，所述人機接口裝置與所述控制裝置連接，所述人機接口裝置用于人工調(diào)節(jié)所述變頻器參數(shù)檢測單元的檢測節(jié)奏。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，外界參數(shù)檢測裝置具體為溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置用于檢測抽油井的井口溫度參數(shù)。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置與所述變頻器連接的具體方式為串口通訊連接和模擬量信號有線連接。
7.一種抽油機自動變頻方法，其特征在于: 獲得抽油機上沖程和下沖程階段的電動機的電量信息； 獲得抽油井的溫度信息； 根據(jù)所述電量信息和所述溫度信息計算獲得電量信息變化量和溫度信息變化量； 獲得抽油井的工況變化信息； 根據(jù)所述電量信息變化量、所述溫度信息變化量及所述抽油井工況變化信息，計算所述抽油井上工況和/或下工況沖程的第一調(diào)速幅度； 將所述第一調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器，用于實現(xiàn)對抽油機的自動變頻控制。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括: 獲得人機交互信息； 根據(jù)所述人機交互信息產(chǎn)生第二調(diào)速幅度；根據(jù)所述第二調(diào)速幅度調(diào)整所述第一調(diào)速幅度， 并產(chǎn)生第三調(diào)速幅度；將所述第三調(diào)速幅度發(fā)送給變頻器。
【文檔編號】E21B43/00GK103573219SQ201210269460
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權日:2012年7月31日
【發(fā)明者】王軍平 申請人:新疆敦華石油技術有限公司