一種三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測電機運行參數(shù)和懸繩器異常分離的裝置，建立單井結(jié)垢周期模型，通過對電機運行參數(shù)和抽油桿異常抖動、分離參數(shù)的監(jiān)測，通過電流檢測模塊、智能檢測控制器、電流分析模塊、數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊、設(shè)限報警分析、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機(一次發(fā)射電路)，變壓器平臺上的遠傳發(fā)射機所夠成的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)短期報警、中期預(yù)警和長期預(yù)測的功能，結(jié)構(gòu)合理、可靠，同時也解決了三元復(fù)合驅(qū)過程中機采井卡泵的問題。
【專利說明】一種三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種卡泵檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種三元復(fù)合驅(qū)對出井結(jié)垢卡泵的監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]三元復(fù)合驅(qū)，即利用聚合物、表面活性劑、堿的協(xié)同作用提高水驅(qū)效率的三次采油手段，是近年維持原油采收率的重要手段之一，具有多種優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。然而，由于三元復(fù)合驅(qū)中堿(NaOH)的使用會引起地層黏土分散和運移，導(dǎo)致地層滲透率下降。堿也會與油層流體及巖石礦物，如高嶺石、長石、蒙脫石等發(fā)生反應(yīng)，使所含的硅、鋁等元素從固相轉(zhuǎn)入地層水中。隨著液體的不斷采出及所處環(huán)境的不斷變化，在近井地帶、井筒、管路等處形成含沙的沉積堿垢，對地層造成傷害，嚴(yán)重降低產(chǎn)量并影響油井正常生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)的不斷推進，三元復(fù)合驅(qū)區(qū)塊三元體系見效后，采出井的井筒及近井地帶產(chǎn)生嚴(yán)重垢堵，這通常會導(dǎo)致抽油機井頻繁卡泵、螺桿泵井頻繁斷桿，造成檢泵周期短，開井率(即采油井開井?dāng)?shù)與采油井總井?dāng)?shù)之比)大幅度下降，而且卡泵情況還呈現(xiàn)快速上升和擴大趨勢，進而影響油井的正常生產(chǎn)作業(yè)及綜合經(jīng)濟效益。
[0003]對于抽油機井的結(jié)垢卡泵預(yù)防及解決目前國內(nèi)外已經(jīng)取得了一些成果，對結(jié)垢機理及規(guī)律的認識已經(jīng)有了足夠的認識。人們通常所接受的結(jié)垢對卡泵的影響主要有以下三種，即抽吸卡泵、停機卡泵和熱洗卡泵。針對這些技術(shù)難題，科技人員研發(fā)出了化學(xué)防垢技術(shù)(如將液體防垢劑下入井中)、長柱塞短泵筒防垢泵、物理防垢、小過盈螺桿泵等方法，有效延長了檢泵周期。然而每種方法都有自身存在的一些缺點，如化學(xué)方法存在隨作業(yè)一次性下井的材料量受限、對厚度大、強度高的垢難以清除、清垢后的廢液清理不凈易卡泵、污染環(huán)境等問題，長柱塞在工作行程中未入柱塞部分易結(jié)垢等。因此，最理想的解決辦法就是能夠提前預(yù)測結(jié)垢卡泵的發(fā)生，掌握結(jié)垢卡泵的規(guī)律，實時調(diào)整措施，及時補救。
[0004]針對以上的討論，我們可以看到能夠掌握卡泵規(guī)律、提前預(yù)測就能夠有效地減少卡泵發(fā)生的幾率和清泵次數(shù)，并實時地指導(dǎo)調(diào)整熱洗或加藥周期，確保泵況穩(wěn)定。鑒于此，本專利設(shè)計了一個能夠監(jiān)測電機運行參數(shù)和懸繩器異常分離的裝置，建立單井結(jié)垢周期模型，進行卡泵長期預(yù)測、中期預(yù)警及短期報警技術(shù)，對提高三元復(fù)合驅(qū)運行效能及延長檢泵周期具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本專利旨在對三元復(fù)合驅(qū)過程中采出井結(jié)垢卡泵提出預(yù)防措施，通過監(jiān)測電機運行參數(shù)(如電壓、電流)和懸繩器異常分離信號來摸索卡泵周期規(guī)律，實現(xiàn)卡泵前報警、建立單井動態(tài)數(shù)據(jù)庫，并指導(dǎo)調(diào)整熱洗或加藥周期，確保泵況穩(wěn)定。
[0006]為實現(xiàn)三元復(fù)合驅(qū)體系生產(chǎn)井結(jié)垢卡泵防控，需要采取三種防控方式，即(I)長期預(yù)測，(2)中期預(yù)警和(3)短期報警。三種防控方式目的是:
[0007](I)長期預(yù)測:通過對抽油機長期運行電流連續(xù)自動采集的辦法，建立連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過分析設(shè)備運行電流與井下負載和結(jié)垢卡泵形成的過程，摸索卡泵周期規(guī)律，建立單井動態(tài)數(shù)據(jù)庫，并指導(dǎo)調(diào)整熱洗或加藥周期，確保泵況穩(wěn)定；
[0008](2)中期預(yù)警:通過抽油機運行異常電流參數(shù)分析監(jiān)測以及各種原因的停機監(jiān)測，防止停機時間過長而造成的卡泵情況；
[0009](3)短期報警:建立抽油桿異常分離和抖動的同步監(jiān)測，實現(xiàn)卡泵前報警。
[0010]其中:
[0011]抽油桿異常分析檢測信號:該信號來源于抽油桿前端傳感器，對于抽油桿出現(xiàn)卡泵、抖動等異?，F(xiàn)象進行傳輸信號。
[0012]計次邏輯分析電路:當(dāng)傳感器每檢測一次異常信號后，該分析電路進行正常加I計數(shù)。
[0013]電流異常采集電路:對電機工作時的異常(比如電流或電壓突然變大)，進行采集。
[0014]電流異常數(shù)據(jù)分析模型電路:對來自電流異常采集電路中的電流進行分析，如果超過設(shè)限制會進行報警，形成第二路報警信號。
[0015]異常停機等直觀故障信號:由于卡泵或其他原因而導(dǎo)致電機突然停止工作，通過智能檢測器的監(jiān)測而形成第三路報警信號。
[0016]報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機:對來自設(shè)限報警分析模塊的輸出的報警信號經(jīng)過短程傳輸至無線遠程傳輸發(fā)射機上。
[0017]無線遠程傳輸發(fā)射機:遠程發(fā)射機位于變壓器平臺上，接收來自中轉(zhuǎn)發(fā)射機的信號，并將報警信號傳輸至遠處值班室，通知后線值班人員去現(xiàn)場落實處理問題。
[0018]無線遠程報警接收機:接收來自無線遠程傳輸發(fā)射機發(fā)來的報警信號，并通過發(fā)出警報聲音的手段來提醒值班人員進行現(xiàn)場處理。
[0019]數(shù)據(jù)存儲電路:對形成異常電流信號的數(shù)據(jù)，按照時間軸進行存儲。
[0020]藍牙測控采集器:通過該采集器對異常信號進行采集，該采集器主要為電流異常采集電路服務(wù)。
[0021]為達到上述報警、預(yù)警、預(yù)測的目的，其工作流程為抽油桿異常分離檢測信號傳輸至計次邏輯分析電路，并由智能檢測控制器采集，形成第一路報警信號。電流信號采集電路通過電流異常數(shù)據(jù)分析模型電路篩選，并由智能檢測控制器采集，形成第二路報警信號；智能檢測控制器對異常停機等直觀故障信號的檢測形成第三路報警信號。上述三路報警信號形成無差別報警，通過報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機傳輸至位于變壓器平臺無線遠程傳輸發(fā)射機，并由無線遠程報警接收機(該接收機位于值班室)接收處理。電流采集電路通過數(shù)據(jù)存儲電路將電流信號按照時間軸記錄，并形成定時的數(shù)據(jù)包存儲；通過藍牙測控采集器采集存儲數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)移至PC機內(nèi)；通過建立數(shù)據(jù)庫和分析軟件進行數(shù)據(jù)分析并形成區(qū)域或單井結(jié)垢周期模型。
[0022]該監(jiān)測系統(tǒng)由位于抽油機前端井口上方安裝的懸繩器/抽油桿分離檢測傳感器、抽油機配電箱內(nèi)的代保護器(電流檢測系統(tǒng))、智能檢測控制器、電流分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸部分、設(shè)限報警分析、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機(一次發(fā)射電路)，變壓器平臺上的無線遠程傳輸發(fā)射機等構(gòu)成。
[0023]各部分的工作原理如下:
[0024](I)電流監(jiān)測/分析模塊:安裝在抽油機配電箱內(nèi)，直接監(jiān)測分析電機運行的電流數(shù)據(jù)，同時具備電機保護器等功能；支持無線數(shù)據(jù)傳輸，提供電流數(shù)據(jù)整理記錄和傳輸；根據(jù)可編程控制器指令，任意修改設(shè)置報警信號過濾檢測條件；可將相關(guān)數(shù)據(jù)以及停機參數(shù)提供給檢測控制器，提供中期預(yù)警分析，該模塊根據(jù)可編程控制器指令來控制預(yù)警條件。
[0025](2) 懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測傳感器:根據(jù)二者之間出現(xiàn)的異常分離情況確定即將出現(xiàn)的結(jié)垢卡泵情況，并發(fā)出遠程報警，通知人員緊急采取措施處置。傳感器的保護殼體焊接在懸繩器側(cè)翼上，傳感器檢測端向上且與懸繩器上沿平齊，在抽油桿上吊卡對應(yīng)位置處有長度保留余量的金屬條，與傳感器檢測端水平靠近，用于監(jiān)測二者的分離情況，以確定出現(xiàn)卡泵前的負載脫離。
[0026](3)智能檢測控制器:采用可編程控制器構(gòu)架，功能包括:
[0027]I)懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和報警；
[0028]2)電流數(shù)據(jù)有條件計數(shù)整理分析；
[0029]3)停機情況分析智能判斷并控制自啟、故障情況報警和記錄。
[0030]智能監(jiān)測控制箱的作用是通過連接抽油桿異常分離檢測傳感器和抽油機測控采集系統(tǒng)，并取得報警信號分析確認后，通過一次無線報警傳輸線路報警給兩次遠程中轉(zhuǎn)發(fā)射機，兩次遠程中轉(zhuǎn)發(fā)射機發(fā)送報警信號給后線報警接收機，通知后線值班人員去現(xiàn)場落實處理問題。
[0031]智能檢測控制器，通過預(yù)先設(shè)定好各種情況下的預(yù)警條件來進行檢測。
[0032](4)接警模塊:建立接收主機對單井達到報警條件的報警信息進行接收報警，含報警信息或數(shù)據(jù)，該模塊為信號接收系統(tǒng)。
[0033](5)數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊:用于現(xiàn)場電流數(shù)據(jù)遙測及非接觸式無線提取，使用手持藍牙提取電流監(jiān)測數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保存在手持藍牙測控采集器內(nèi)，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)井場近程交換功能，將接警系統(tǒng)的信號進行存儲并傳至設(shè)限報警分析模塊。
[0034](6) 設(shè)限報警分析模塊:對來自數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊的數(shù)據(jù)按照預(yù)先設(shè)定好的報警程序條件進行篩選，將達到報警條件的信號傳至報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機。
[0035](7) 數(shù)據(jù)分析模塊:將手持藍牙測控采集器采集的單井電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至PC機，建立區(qū)域或單井歷史數(shù)據(jù)庫，電流數(shù)據(jù)采集全過程均由數(shù)字設(shè)備自動采集，避免人為因素影響，提高資料準(zhǔn)確度。根據(jù)數(shù)據(jù)庫動態(tài)數(shù)據(jù)建立電流曲線分析系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)、檢泵作業(yè)后、正常洗井周期、卡泵多發(fā)井、各類實施防垢、除垢措施階段井等事件的時間軸為過程，分析卡泵形成過程及電流變化情況，找出規(guī)律并根據(jù)軟件分析結(jié)果調(diào)整熱洗和其它措施周期，確定和預(yù)防卡泵的發(fā)生，該分析模塊全程由PC機進行操作。
[0036]3、發(fā)明的有益效果
[0037]本方案最大的特點是通過對電機運行參數(shù)和抽油桿異常抖動、分離參數(shù)的監(jiān)測，通過電流檢測系統(tǒng)、智能檢測控制器、電流分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸部分、設(shè)限報警分析、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機(一次發(fā)射電路)，變壓器平臺上的無線遠程傳輸發(fā)射機所夠成的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)短期報警、中期預(yù)警和長期預(yù)測的功能，結(jié)構(gòu)合理、可靠，同時也解決了三元復(fù)合驅(qū)過程中機采井卡泵的問題。該檢測裝置具備極大的應(yīng)用空間，目前已經(jīng)于大慶油田完成了 20 口井的安裝試驗，并結(jié)合三元體系實施效果的評價，取得了可靠的實際效果，檢泵周期平均延長150天。
[0038]1、實現(xiàn)三級結(jié)垢卡泵預(yù)警體制(晚期報警、中期控制和早期預(yù)測):
[0039](I)通過監(jiān)測懸繩器和抽油桿之間不同步信號獲得卡泵短期報警，實施卡前應(yīng)急處置；
[0040](2)通過對電流異常或各類故障停機狀態(tài)監(jiān)測分析報警轉(zhuǎn)人工干預(yù)處理等方式實現(xiàn)中期預(yù)警控制；
[0041](3)通過采集并分析電流歷史數(shù)據(jù)，建立早期結(jié)垢階段預(yù)警模式，通過調(diào)整日常單井熱洗周期和相應(yīng)除垢措施來延長檢泵周期。
[0042]卡泵預(yù)警技術(shù)措施的研究能夠解決特殊體系下卡泵預(yù)防問題，對提高三元復(fù)合驅(qū)運行效能具有重要意義，同時為今后大規(guī)模工業(yè)化開發(fā)獲取可推廣的技術(shù)和措施參考。
[0043]2、能夠?qū)崿F(xiàn)檢測技術(shù)的后續(xù)發(fā)展。設(shè)置報警檢測條件可根據(jù)需要調(diào)整:
[0044](I)對抽油桿分離檢測的設(shè)置條件，剔除偶然分離現(xiàn)象或根據(jù)時間沖次設(shè)置累計檢測報警等；
[0045](2)對設(shè)備運行電流設(shè)置異常上限瞬時電流計次報警，單位時間內(nèi)發(fā)生若干次，即視為井下泵阻異常實施報警；
[0046](3)可做適當(dāng)修改后監(jiān)測螺桿泵運行；
[0047](4)實現(xiàn)對其它新增的檢測技術(shù)、設(shè)備和要求進行匹配的能力；
[0048]3、解決大量常規(guī)應(yīng)用技術(shù)問題:
[0049](I)建立連續(xù)單井?dāng)?shù)據(jù)采集模式；
[0050](2)采用新的多功能合一的智能保護器及控制線路接線方式，適用多種結(jié)構(gòu)的配電箱和電機，由于取消了交流接觸器輔助觸點自鎖接線方式，大量簡化配電線路，使故障檢修時間大幅縮短；
[0051](3)解決抽油機設(shè)備上的傳輸電纜安裝問題:
[0052]a)使用耐凍耐折的多芯塑膠線用于線路傳輸；
[0053]b) 檢測電纜與鋼絲繩連接采用安全型的半周卡子，鋼絲繩打扭或事故脫落時，半周卡子可自行串動或脫落，避免檢測電纜損壞。
[0054]c) 檢測電纜跨越中軸的保護措施:在遇到卡泵及抽油桿上頂?shù)那闆r時，檢測電纜具備應(yīng)力自脫落措施。具體辦法是驢頭頂部的電纜連接區(qū)加應(yīng)力自脫落插頭，外部套熱縮管密封防水，電纜牽拉力度達到一定值時，熱縮管破裂插頭即實現(xiàn)分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)的三種防控方式
[0056]圖2三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)功能示意圖
[0057]圖3單井設(shè)備檢測點分布結(jié)構(gòu)圖
[0058]圖4電流監(jiān)測/分析系統(tǒng)監(jiān)測原理圖
[0059]圖5傳感器安裝結(jié)構(gòu)
[0060]圖6懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測系統(tǒng)原理圖[0061 ]圖7安全型半周自脫落卡子結(jié)構(gòu)圖
[0062]圖8智能檢測控制器控制原理圖
[0063]圖9三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

【具體實施方式】
[0064]為實現(xiàn)三元復(fù)合驅(qū)體系生產(chǎn)井結(jié)垢卡泵防控，需要采取三種防控方式，即(I)長期預(yù)測，(2)中期預(yù)警和(3)短期報警(見附圖1)。三種防控方式目的是:
[0065](I)長期預(yù)測:通過對抽油機長期運行電流連續(xù)自動采集的辦法，建立連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過分析設(shè)備運行電流與井下負載和結(jié)垢卡泵形成的過程，摸索卡泵周期規(guī)律，建立單井動態(tài)數(shù)據(jù)庫，并指導(dǎo)調(diào)整熱洗或加藥周期，確保泵況穩(wěn)定；
[0066](2)中期預(yù)警:通過抽油機運行異常電流參數(shù)分析監(jiān)測以及各種原因的停機監(jiān)測，防止停機時間過長而造成的卡泵情況；
[0067](3)短期報警:建立抽油桿異常分離和抖動的同步監(jiān)測，實現(xiàn)卡泵前報警。
[0068]該監(jiān)測系統(tǒng)由位于抽油機前端井口上方安裝的懸繩器/抽油桿分離檢測傳感器、抽油機配電箱內(nèi)的代保護器(電流檢測系統(tǒng))、智能檢測控制器、電流分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸部分、設(shè)限報警分析、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機(一次發(fā)射電路)，變壓器平臺上的遠傳發(fā)射機等構(gòu)成。
[0069]為達到上述目的，監(jiān)測裝置設(shè)計要求具備功能見附圖2。抽油桿異常分離檢測信號傳輸至計次邏輯分析電路形成第一路報警信號。電流信號采集電路通過電流異常數(shù)據(jù)分析模型電路篩選形成第二路報警信號；異常停機等直觀故障信號形成第三路報警信號。上述三路報警信號形成無差別報警，通過一次無線報警信號發(fā)射電路傳輸至位于變壓器平臺的二次無線遠程傳輸發(fā)射機，并由遠程無線報警接收機接收處理。電流采集電路通過數(shù)據(jù)存儲電路將電流信號按照時間軸記錄，并形成定時的數(shù)據(jù)包存儲；通過藍牙測控采集器采集存儲數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)移至PC機內(nèi)；通過建立數(shù)據(jù)庫和分析軟件進行數(shù)據(jù)分析并形成區(qū)域或單井結(jié)垢周期模型。
[0070]單井設(shè)備檢測點分布結(jié)構(gòu)圖見附圖3。系統(tǒng)由位于抽油機前端的井口上方安裝的懸繩器/抽油桿分離檢測傳感器、抽油機配電箱內(nèi)的代保護器(電流檢測系統(tǒng))、智能檢測控制器、電流分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸部分、設(shè)限報警分析、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機(一次發(fā)射電路)，變壓器平臺上的遠傳發(fā)射機等構(gòu)成。各部分的工作原理如下:
[0071](I)電流監(jiān)測/分析部分:安裝在抽油機配電箱內(nèi)，直接監(jiān)測分析運行電流數(shù)據(jù)，同時具備電機保護器等功能；支持無線數(shù)據(jù)傳輸，提供電流數(shù)據(jù)整理記錄和傳輸；根據(jù)可編程控制器指令，任意修改設(shè)置報警信號過濾檢測條件；可將相關(guān)數(shù)據(jù)以及停機參數(shù)提供給檢測控制器，提供中期預(yù)警分析。
[0072]系統(tǒng)監(jiān)測原理見附圖4。電機保護器通過串聯(lián)在電纜導(dǎo)線外的閉合線圈獲得比例電流檢測，實施正常的運行監(jiān)測保護，同時提供三相電流數(shù)據(jù)給測控系統(tǒng)監(jiān)測電路，監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)警電流上限值和報警條件，對超限電流峰值自動跟蹤和計數(shù)。例如，在20分鐘內(nèi)超過保護器保護電流120%峰值電流，并且累積3次，視為負載異常，實施報警。此部分分析電路采用可擦寫存儲芯片保存設(shè)置條件和監(jiān)測程序，并且可根據(jù)需要進行臨時修改條件。
[0073](2)懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測傳感器:根據(jù)二者之間出現(xiàn)的異常分離情況確定即將出現(xiàn)的結(jié)垢卡泵情況，并發(fā)出遠程報警，通知人員緊急采取措施處置。傳感器安裝結(jié)構(gòu)見附圖5。傳感器的保護殼體焊接在懸繩器側(cè)翼上，傳感器檢測端向上且與懸繩器上沿平齊，在抽油桿上吊卡對應(yīng)位置處有長度保留余量的金屬條，與傳感器檢測端水平靠近，用于監(jiān)測二者的分離情況，以確定出現(xiàn)卡泵前的負載脫離。
[0074]系統(tǒng)原理圖見附圖6。構(gòu)成前端分離檢測的傳感器為感應(yīng)式接近開關(guān)。由檢測元件、檢波單元、放大單元、整型單元和輸出單元等組成。這種傳感器內(nèi)部安裝的檢測元件是由檢測線圈和高頻振蕩器組成。加電后檢測線圈產(chǎn)生一個交變的電磁場，當(dāng)金屬物體接近電磁場時，金屬表面的磁通密度發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流一渦流，渦流產(chǎn)生的磁通總是與檢測線圈的磁通方向相反。由于渦流的作用，使檢測線圈能耗增加，品質(zhì)系數(shù)下降，振幅降低，以至振蕩器停振。反之，當(dāng)金屬物件遠離這個作用區(qū)時，振蕩器又開始振蕩。檢測電路檢測到振幅器的狀態(tài)變化后，轉(zhuǎn)換為一個開關(guān)量訊號。在傳統(tǒng)的接近開關(guān)構(gòu)造基礎(chǔ)上，我們在其利用環(huán)氧樹脂灌封的內(nèi)部加裝了電阻加熱電路。其目的是提高系統(tǒng)的低溫工作可靠性，1/2W加熱電阻與熱敏電阻配套，在環(huán)境溫度低于-5°C時，電阻通電加熱，提高傳感器內(nèi)的溫度，溫度升至15°C時，熱敏電阻阻抗加大，加熱電路停止工作。由于傳感器本身的環(huán)境溫度下限為-25°C，采用此加熱電路后，可確保其應(yīng)用環(huán)境溫度下限提高到_35°C — -400C以上，解決了在寒帶地區(qū)冬季室外工作的穩(wěn)定性，且節(jié)約能源。
[0075]由于傳感器安裝在抽油機前端的動態(tài)區(qū)域及懸繩器和抽油桿吊卡之間，且傳輸電纜安裝與懸繩器鋼纜并列，鋼纜經(jīng)常會發(fā)生應(yīng)力扭轉(zhuǎn)情況，會將信號傳輸電纜擠壞，鋼纜內(nèi)側(cè)與抽油機驢頭有會發(fā)生往復(fù)接觸，不能安裝連接附件。我們采用如圖7所示的安全型半周自脫落卡子解決此問題。檢測電纜與鋼絲繩之間采用半周卡子，鋼絲繩一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)或事故脫落時，半周卡子可自行串動或脫落，避免檢測電纜損壞。
[0076](3)智能檢測控制器:采用可編程控制器構(gòu)架，功能包括:
[0077]懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和報警；
[0078]電流數(shù)據(jù)有條件計數(shù)整理分析；
[0079]停機情況分析智能判斷并控制自啟、故障情況報警和記錄。
[0080]檢測流程見附圖8。智能監(jiān)測控制箱的作用是通過連接抽油桿異常分離檢測傳感器和抽油機測控采集系統(tǒng)，并取得報警信號分析確認后，通過一次無線報警傳輸線路報警給兩次遠程中轉(zhuǎn)發(fā)射機，兩次遠程中轉(zhuǎn)發(fā)射機發(fā)送報警信號給后線報警接收機，通知后線值班人員去現(xiàn)場落實處理問題。
[0081](4)現(xiàn)場電流數(shù)據(jù)遙測及非接觸式無線提取:無線數(shù)據(jù)井場近程交換功能，使用手持藍牙提取電流監(jiān)測數(shù)據(jù)(含歷史數(shù)據(jù)和即時數(shù)據(jù)等)并將數(shù)據(jù)保存在手持藍牙測控采集器內(nèi)。
[0082](5)接警系統(tǒng):建立接收主機對單井達到報警條件的報警信息進行接收報警，含報警信息或數(shù)據(jù)。
[0083](6)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng):將手持藍牙測控采集器采集的單井電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至PC機，建立區(qū)域或單井歷史數(shù)據(jù)庫，電流數(shù)據(jù)采集全過程均由數(shù)字設(shè)備自動采集，避免人為因素影響，提高資料準(zhǔn)確度。根據(jù)數(shù)據(jù)庫動態(tài)數(shù)據(jù)建立電流曲線分析系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)、檢泵作業(yè)后、正常洗井周期、卡泵多發(fā)井、各類實施防垢、除垢措施階段井等事件的時間軸為過程，分析卡泵形成過程及電流變化情況，找出規(guī)律并根據(jù)軟件分析結(jié)果調(diào)整熱洗和其它措施周期，確定和預(yù)防卡泵的發(fā)生。
[0084]根據(jù)上述技術(shù)組合構(gòu)成系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)構(gòu)圖見附圖9。整個系統(tǒng)由電機運行參數(shù)監(jiān)測包括電機電流和電壓檢測、分析以及電機的異常停機和懸繩器異常分離監(jiān)測(實質(zhì)為懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測)二大部分組成，電機運行參數(shù)監(jiān)測包括三相運行電流和單項電壓檢測，數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件整理，由中央處理器CPU分析，指令控制單元，分別控制交流接觸器1、2啟動和分?jǐn)?，同時提供監(jiān)測數(shù)據(jù)的LED顯示和臨時干預(yù)指令的操作；整理的電流數(shù)據(jù)進入存儲單元按照時間軸數(shù)據(jù)包保存，提供給藍牙無線數(shù)據(jù)傳輸單元，該數(shù)據(jù)支持中間體的移動藍牙數(shù)據(jù)測控采集終端進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，傳輸至數(shù)據(jù)采集PC，并建立數(shù)據(jù)庫和分析軟件體系；中央處理器CPU根據(jù)預(yù)置電流監(jiān)測報警條件設(shè)置報警傳輸連接，提供至智能檢測控制箱內(nèi)的PLC (可編程控制器)，提供對照監(jiān)測報警參數(shù)條件；懸繩器分離監(jiān)測單元提供抽油桿和懸繩器不同步分離監(jiān)測信號，經(jīng)過計數(shù)器電路計算，傳輸至匹配PLC對照監(jiān)測報警參數(shù)條件，合并電流監(jiān)測體系報警參數(shù)提供下步報警確認，并通過顯示/控制單元限制條件后，由報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機進行一次報警信號無線傳輸，無線遠程傳輸發(fā)射機接到報警信號后經(jīng)過延時判定，對報警信號進行異頻遠傳至后端無線報警接收機，實現(xiàn)最終報警目的。
【權(quán)利要求】
1.一種三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡泵監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)測系統(tǒng)主要由電流監(jiān)測/分析模塊、懸繩器/抽油桿異步檢測傳感器、智能檢測控制器、接警模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊、設(shè)限報警分析模塊、報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機以及無線遠程傳輸發(fā)射機構(gòu)成； 其中，電流監(jiān)測/分析模塊:安裝在抽油機配電箱內(nèi)，直接監(jiān)測分析運行電流數(shù)據(jù)，同時具備電機保護器功能；支持無線數(shù)據(jù)傳輸，提供電流數(shù)據(jù)整理記錄和傳輸；根據(jù)可編程控制器指令，任意修改設(shè)置報警信號過濾檢測條件；可將相關(guān)數(shù)據(jù)以及停機參數(shù)提供給智能檢測控制器，提供中期預(yù)警分析；電機保護器通過串聯(lián)在電纜導(dǎo)線外的閉合線圈獲得比例電流檢測，實施正常的運行監(jiān)測保護，同時提供三相電流數(shù)據(jù)給電流監(jiān)測模塊，電流監(jiān)測模塊根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)警電流上限值和報警條件，對超限電流峰值進行自動跟蹤和計數(shù)；電流分析模塊采用可擦寫存儲芯片保存設(shè)置條件和監(jiān)測程序，并且可根據(jù)需要進行臨時修改條件，該模塊直接檢測和分析電機運行的電流數(shù)據(jù)，并將達到預(yù)警電流上限值和報警條件的電流報告到智能檢測控制器； 懸繩器/抽油桿異步檢測傳感器:安裝于抽油機前端井口上方，能夠根據(jù)電機運行參數(shù)和懸繩器之間出現(xiàn)的異常分離情況確定即將出現(xiàn)的結(jié)垢卡泵情況，將卡泵異常信號傳輸至智能檢測控制器，隨后由智能檢測控制器通知人員采取緊急措施處置；檢測傳感器的保護殼體焊接在懸繩器側(cè)翼上，傳感器檢測端向上且與懸繩器上沿平齊，在抽油桿上吊卡對應(yīng)位置處有長度保留余量的金屬條，與傳感器檢測端水平靠近，用于監(jiān)測二者的分離情況，以確定出現(xiàn)卡泵前的負載脫離； 智能檢測控制器:采用可編程控制器構(gòu)架，功能包括:懸繩器/抽油桿異步監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和報警；電流數(shù)據(jù)有條件計數(shù)整理分析；停機情況分析智能判斷并控制自啟、故障情況報警和記錄；智能檢測控制器的作用是通過連接抽油桿異常分離檢測傳感器和抽油機測控電流采集系統(tǒng)，并將在取得報警信號后，將該信號傳輸至接警系統(tǒng)； 接警系統(tǒng):建立接收主機對單井達到報警條件的報警信息進行接收報警，含報警信息或數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)直接對智能檢測控制器發(fā)來的信號進行接收； 數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊:用于現(xiàn)場電流數(shù)據(jù)遙測及非接觸式無線提取，使用手持藍牙提取電流監(jiān)測數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保存在手持藍牙測控采集器內(nèi)，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)井場近程交換功能，將接警系統(tǒng)的信號進行存儲并傳至設(shè)限報警分析模塊； 設(shè)限報警分析模塊:對來自數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊的數(shù)據(jù)按照預(yù)先設(shè)定好的報警條件進行篩選，將達到報警條件的信號傳至報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機； 數(shù)據(jù)分析模塊:將數(shù)據(jù)傳輸存儲模塊的手持藍牙測控采集器采集的單井電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至PC機，建立區(qū)域或單井歷史數(shù)據(jù)庫，電流數(shù)據(jù)采集全過程均由數(shù)字設(shè)備自動采集，避免人為因素影響，提高資料準(zhǔn)確度；根據(jù)數(shù)據(jù)庫動態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)、檢泵作業(yè)后、正常洗井周期、卡泵多發(fā)井、各類實施防垢、除垢措施階段井這些事件的時間軸為過程，分析卡泵形成過程及電流變化情況，找出規(guī)律并根據(jù)軟件分析結(jié)果調(diào)整熱洗和其它措施周期，確定和預(yù)防卡泵的發(fā)生，以達到短期報警、中期預(yù)警、長期預(yù)測的目的； 報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機:對來自設(shè)限報警分析模塊輸出的報警信號經(jīng)過短程傳輸傳送至無線遠程傳輸發(fā)射機上； 無線遠程傳輸發(fā)射機:位于變壓器平臺上，接收來自中轉(zhuǎn)發(fā)射機的信號，并將報警信號傳輸至遠處值班室，通知后線值班人員去現(xiàn)場落實處理問題。
2.如權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合驅(qū)采出井結(jié)垢卡監(jiān)測系統(tǒng)，其具體工作流程如下: 懸繩器/抽油桿異步檢測傳感器的信號傳輸至電流監(jiān)測/分析模塊中的計次邏輯分析電路，并由智能檢測控制器采集，形成第一路報警信號；電流監(jiān)測/分析模塊通過對電流異常數(shù)據(jù)分析模型電路的篩選，并由智能檢測控制器采集，形成第二路報警信號；智能檢測控制器對異常停機直觀故障信號的檢測形成第三路報警信號；上述三路報警信號形成無差別報警，通過報警信號中轉(zhuǎn)發(fā)射機傳輸至位于變壓器平臺的無線遠程傳輸發(fā)射機，并由位于值班室的遠程無線報警接收機接收處理；電流監(jiān)測/分析模塊中的電流采集電路通過數(shù)據(jù)存儲傳輸模塊中的數(shù)據(jù)存儲電路將電流信號按照時間軸記錄，并形成定時的數(shù)據(jù)包存儲；數(shù)據(jù)分析模塊通過藍牙測控采集器采集存儲數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)移至PC機內(nèi)；通過建立數(shù)據(jù)庫和分析軟件進行數(shù)據(jù)分析并形成區(qū)域或單井結(jié)垢周期模型。
【文檔編號】E21B47/009GK104141478SQ201410276169
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】柏明星, 宋考平, 孫玉學(xué), 張繼成, 楊二龍, 趙景原 申請人:東北石油大學(xué)