本發(fā)明屬于自動(dòng)化采油的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置及其方法。

背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和油田生產(chǎn)環(huán)境的變化，節(jié)能降耗，延長抽油機(jī)設(shè)備的壽命成為油田生產(chǎn)的基本要求之一，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜和隨著油井的開采油井流入動(dòng)態(tài)的變化，固定的抽油機(jī)抽汲參數(shù)，會(huì)造成系統(tǒng)效率低下，嚴(yán)重的會(huì)損壞抽油機(jī)設(shè)備。因此合理調(diào)節(jié)抽油機(jī)的抽汲參數(shù)具有重要意義?，F(xiàn)有的抽油機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)多采用人工調(diào)整或采用上位機(jī)通過復(fù)雜的算法與變頻器等相關(guān)設(shè)備相結(jié)合實(shí)現(xiàn)沖次調(diào)節(jié)。對(duì)數(shù)據(jù)的通信要求高，所需采集信息多，且具有一定的滯后性。嚴(yán)重的限制了沖次自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置，其計(jì)算速度快，穩(wěn)定性高，計(jì)算實(shí)精度高，控制反應(yīng)時(shí)間短且過程平穩(wěn)。解決上述問題的技術(shù)方案是：這種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置，其包括功圖采集單元(A)、沖次控制單元(B)、變頻器(C)、繼電控制單元(D)；功圖采集單元配置來采集抽油機(jī)在每個(gè)沖程內(nèi)光桿上的載荷和位移數(shù)據(jù)并包含:載荷傳感器、位移傳感器；沖次控制單元包含：地面示功圖分析部分、充滿度分析部分和停機(jī)/沖次控制部分；在將功圖采集單元采集來的位移和載荷數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，形成地面示功圖，分析地面示功圖，求取抽油泵的充滿度，再依據(jù)充滿度和沖次實(shí)現(xiàn)停機(jī)或沖次控制；變頻器配置來根據(jù)沖次控制單元的命令，調(diào)節(jié)抽油機(jī)電機(jī)的工作頻率；繼電控制單元與變頻器相連，并為變頻器提供電源和安全保護(hù)。本發(fā)明在采集地面功圖的基礎(chǔ)上結(jié)合變頻器，采用優(yōu)化的充滿度分析方法和沖次調(diào)節(jié)方法，所以計(jì)算速度快，穩(wěn)定性高，計(jì)算實(shí)精度高，控制反應(yīng)時(shí)間短且過程平穩(wěn)。還提供了使用這種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置的方法，其包括以下步驟：(1)在抽油機(jī)工作的每個(gè)沖程的過程中，通過載荷和位移傳感器采集載荷和角位移數(shù)據(jù)，進(jìn)一步形成地面示功圖；(2)求取載荷整個(gè)沖程過程中的載荷最大值FMax和載荷最小值FMin；(3)通過公式和求取F1和F2，將地面示功圖分成三個(gè)部分，上行程區(qū)域加載區(qū)域下行程區(qū)域(4)根據(jù)公式和求取抽油機(jī)上沖程部分的面積Su和下沖程部分面積Sd，并統(tǒng)計(jì)出下沖程部分的最后一點(diǎn)SDMAX和第一點(diǎn)位移SDMIN；上沖程功圖部分的最后一點(diǎn)位移SUMAX和第一點(diǎn)SUMIN；(5)根據(jù)公式和計(jì)算出抽油機(jī)的上沖程近似停機(jī)載荷Fu和下次程近似停機(jī)載荷Fd；(6)求取抽油機(jī)的上沖程近似停機(jī)載荷Fu與抽油機(jī)地面示功圖的交點(diǎn)處位移的最大值S1和最小值S2；求取抽油機(jī)的下沖程近似停機(jī)載荷Fd與抽油機(jī)地面示功圖的交點(diǎn)處位移的最大值S3和最小值S4；(7)求解泵的充滿度：當(dāng)S1-S2＝<S3-S4時(shí)，抽油泵的當(dāng)前近似充滿度為當(dāng)S1-S2>S3-S4時(shí)，抽油泵的當(dāng)前近似充滿度為(8)判斷抽油機(jī)的當(dāng)前充滿度η是否小于設(shè)定抽油機(jī)最小充滿度η0，當(dāng)η＜η0，且抽油機(jī)的沖次N大于N0時(shí)，發(fā)送抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)命令，通過變頻器將抽油機(jī)電機(jī)的工作頻率降低Δh，完成本次抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)；(9)在等待ΔT，等待抽油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，重復(fù)以上流程，再次判斷抽油機(jī)當(dāng)前的充滿度是否滿足要求，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證抽油機(jī)始終運(yùn)行在合理的沖次范圍之內(nèi)；(10)當(dāng)η＜η0，且抽油機(jī)的沖次N小于等于N0時(shí)，發(fā)送抽油機(jī)沖次停機(jī)命令，等待恢復(fù)生產(chǎn)命令。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為使用根據(jù)本發(fā)明的有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置的方法的流程圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，這種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置，其包括功圖采集單元A、沖次控制單元B、變頻器C、繼電控制單元D；功圖采集單元配置來采集抽油機(jī)在每個(gè)沖程內(nèi)光桿上的載荷和位移數(shù)據(jù)并包含:載荷傳感器、位移傳感器；沖次控制單元包含：地面示功圖分析部分、充滿度分析部分和停機(jī)/沖次控制部分；在將功圖采集單元采集來的位移和載荷數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，形成地面示功圖，分析地面示功圖，求取抽油泵的充滿度，再依據(jù)充滿度和沖次實(shí)現(xiàn)停機(jī)或沖次控制；變頻器配置來根據(jù)沖次控制單元的命令，調(diào)節(jié)抽油機(jī)電機(jī)的工作頻率；繼電控制單元與變頻器相連，并為變頻器提供電源和安全保護(hù)。本發(fā)明在采集地面功圖的基礎(chǔ)上結(jié)合變頻器，采用優(yōu)化的充滿度分析方法和沖次調(diào)節(jié)方法，所以計(jì)算速度快，穩(wěn)定性高，計(jì)算實(shí)精度高，控制反應(yīng)時(shí)間短且過程平穩(wěn)。沖次控制單元根據(jù)位移和載荷數(shù)據(jù)形成抽油機(jī)地面示功圖，并求取載荷最大值(FMax)和載荷最小值(FMin)，將地面示功圖在Y軸(載荷)，將其分為三個(gè)區(qū)域，分別為:上行程區(qū)域加載區(qū)域下行程區(qū)域求取上行程區(qū)域功圖面積和下行程區(qū)域功圖面積并計(jì)算其平均載荷值；做為計(jì)算抽油機(jī)近似充滿度的標(biāo)準(zhǔn)。求取抽油機(jī)在每個(gè)沖程中的充滿度，并判斷充滿度是否合理，結(jié)合變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)的沖次控制。對(duì)于欠液油井,當(dāng)前沖次N>N0的油井，發(fā)送沖次調(diào)節(jié)命令，調(diào)節(jié)完成后，等抽油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后再次判斷，并調(diào)節(jié)，直至充滿度達(dá)到最低要求標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于欠液油井,當(dāng)前沖次N＝<N0的油井，發(fā)送停機(jī)命令，等待動(dòng)液面恢復(fù)，并實(shí)現(xiàn)延時(shí)啟動(dòng)。本發(fā)明提供的抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)抽油機(jī)地面示功圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)油井的近似充滿度分析，并進(jìn)一步完成沖次調(diào)節(jié)。算法的穩(wěn)定性好，精度高，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)控制，調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)且實(shí)時(shí)性高，無需借助其他外界設(shè)備和人為干預(yù)。如圖2所示，還提供了使用這種有桿抽油系統(tǒng)沖次的調(diào)節(jié)裝置的方法，其包括以下步驟：(1)在抽油機(jī)工作的每個(gè)沖程的過程中，通過載荷和位移傳感器采集載荷和角位移數(shù)據(jù)，進(jìn)一步形成地面示功圖；(2)求取載荷整個(gè)沖程過程中的載荷最大值FMax和載荷最小值FMin；(3)通過公式和求取F1和F2，將地面示功圖分成三個(gè)部分，上行程區(qū)域加載區(qū)域下行程區(qū)域(4)根據(jù)公式和求取抽油機(jī)上沖程部分的面積Su和下沖程部分面積Sd，并統(tǒng)計(jì)出下沖程部分的最后一點(diǎn)SDMAX和第一點(diǎn)位移SDMIN；上沖程功圖部分的最后一點(diǎn)位移SUMAX和第一點(diǎn)SUMIN；(5)根據(jù)公式和計(jì)算出抽油機(jī)的上沖程近似停機(jī)載荷Fu和下次程近似停機(jī)載荷Fd；(6)求取抽油機(jī)的上沖程近似停機(jī)載荷Fu與抽油機(jī)地面示功圖的交點(diǎn)處位移的最大值S1和最小值S2；求取抽油機(jī)的下沖程近似停機(jī)載荷Fd與抽油機(jī)地面示功圖的交點(diǎn)處位移的最大值S3和最小值S4；(7)求解泵的充滿度：當(dāng)S1-S2＝<S3-S4時(shí)，抽油泵的當(dāng)前近似充滿度為當(dāng)S1-S2>S3-S4時(shí)，抽油泵的當(dāng)前近似充滿度為(8)判斷抽油機(jī)的當(dāng)前充滿度η是否小于設(shè)定抽油機(jī)最小充滿度η0，當(dāng)η＜η0，且抽油機(jī)的沖次N大于N0時(shí)，發(fā)送抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)命令，通過變頻器將抽油機(jī)電機(jī)的工作頻率降低Δh，完成本次抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)；(9)在等待ΔT，等待抽油機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，重復(fù)以上流程，再次判斷抽油機(jī)當(dāng)前的充滿度是否滿足要求，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證抽油機(jī)始終運(yùn)行在合理的沖次范圍之內(nèi)；(10)當(dāng)η＜η0，且抽油機(jī)的沖次N小于等于N0時(shí)，發(fā)送抽油機(jī)沖次停機(jī)命令，等待恢復(fù)生產(chǎn)命令。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。