專利名稱：一種螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種采油設(shè)備控制裝置，更具體地說，涉及一種螺桿泵井 動液面監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
螺桿泵機(jī)采井是油田開采中的一類油井。如圖1所示，在螺桿泵井開采中，
螺桿泵3在套管2中將油液經(jīng)油管1抽出，油管和套管之間為動液面4。井下 供液情況改變，動液面也隨之改變，抽汲量過大，動液面降低；抽汲量過小， 動液面上升。
對螺桿泵井而言，保證動液面的恒定具有重要意義。動液面過低會造成供 液不足，引起螺桿泵定轉(zhuǎn)子干磨發(fā)熱老化，減少壽命，甚至造成螺桿泵損壞， 而液面過高又造成采汲資源浪費，因此，根據(jù)液面情況及時調(diào)整螺桿泵轉(zhuǎn)速以 保證動液面的恒定成為重要的課題。
目前，對動液面的監(jiān)測是采用人工方式在井口處發(fā)射聲波，根據(jù)回波時間 計算液面高度，據(jù)此決定如何調(diào)整螺桿泵轉(zhuǎn)速以調(diào)整抽汲量來保持液面恒定 定。該方法存在如下缺陷
1、 由于油井?dāng)?shù)量多、分布范圍廣，人工巡檢一次只能測一口井，不僅 勞動強(qiáng)度大，而且條件惡劣，有時一個月甚至更長時間才能測一次， 影響數(shù)據(jù)的實時性甚至準(zhǔn)確性；
2、 無法做到實時在線監(jiān)測，自然也無法根據(jù)動液面情況隨時調(diào)節(jié)螺桿 泵轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)自動化采油。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，提供一種螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，實現(xiàn)抽油機(jī)自動在線監(jiān)測，為螺桿泵井實現(xiàn)自動化采油創(chuàng)造條件。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種螺桿泵井動液 面監(jiān)控裝置，包括CPU控制器、連接該CPU控制器的變頻器、顯示裝置和操 作按鈕，其特征在于，還包括與所述CPU控制器連接的有功功率傳感器。
在本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置中，所述顯示裝置為液晶顯示屏
或顯示數(shù)碼管與LED燈。
在本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置中，包括控制面板，所述顯示裝 置和所述操作按鈕設(shè)置在所述控制面板上。
在本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置中，所述顯示裝置包括數(shù)值顯示 部分和狀態(tài)顯示部分。
在本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置中，所述操作按鈕包括調(diào)節(jié)按鈕 和功能按鈕。
在本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置中，包括溫控裝置。 實施本實用新型的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效
果是
1. 準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)螺桿泵電機(jī)有功功率與螺桿泵井動液面存在對應(yīng)關(guān)系；
2. 通過實時獲取螺桿泵電機(jī)的有功功率，根據(jù)有功功率與螺桿泵井動 液面的對應(yīng)關(guān)系調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，大大提高了對螺桿泵井監(jiān)控的實時 性和準(zhǔn)確性，為實現(xiàn)螺桿泵井優(yōu)化采油創(chuàng)造了條件；
3. 將油田工人從繁重低效的動液面人工監(jiān)測勞動中解脫出來，大大提 高了油田設(shè)備的管理效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是螺桿泵井采油原理圖。
圖2是螺桿泵井動液面高度與螺桿泵電機(jī)功率關(guān)系圖。
圖3是本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置一種實施例的原理框圖。
圖4是本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置控制面板一種實施方式結(jié)構(gòu)
4示意圖。
圖5是本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置閉環(huán)控制流程圖。
具體實施方式

螺桿泵電機(jī)輸出功率與動液面高度存在對應(yīng)關(guān)系。假設(shè)動液面為600米， 螺桿泵電機(jī)輸出功率為15千瓦，當(dāng)動液面上升至500米時，螺桿泵舉升高度 減少了100米，如沒有其他因素影響，螺桿泵電機(jī)輸出功率將按比例減少；動 液面下降至700米時，如沒有其它因素影響，螺桿泵電機(jī)輸出功率將按比例增 加。
在實際運行中，螺桿泵電機(jī)輸出功率與動液面之間的關(guān)系要受到其他因素 干擾，其中影響最大的是油井結(jié)蠟和偏摩。如圖2所示，結(jié)蠟和偏摩都會使螺 桿泵電機(jī)功率增加，偏離原來的線性關(guān)系，但由于油井結(jié)蠟不會瞬時發(fā)生，而 是日積月累生成，所以在相當(dāng)長時間里功率和液面還是線性關(guān)系，同時，在油 田生產(chǎn)中清蠟劑應(yīng)用越來越多，結(jié)蠟的影響也變得越來越小。偏摩通常是瞬時 發(fā)生的，不會長時間影響對應(yīng)關(guān)系，而且一旦產(chǎn)生偏摩，油田管理者會馬上采 取措施進(jìn)行糾正，消除偏摩的影響。即使考慮上述影響，也可以通過修改參數(shù) (即斜率)設(shè)置，來反映螺桿泵電機(jī)輸出功率與動液面的實時對應(yīng)關(guān)系。
本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置即是以螺桿泵電機(jī)輸出功率作為閉 環(huán)反饋信號，實現(xiàn)螺桿泵閉環(huán)自動控制運行。
如圖3所示，本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置包括CPU控制器40、 連接CPU控制器40的有功功率傳感器10、操作按鈕20、顯示裝置30和變頻 器50。
在使用中，有功功率傳感器10獲取螺桿泵電機(jī)的輸出功率(即有功功率)， 根據(jù)該輸出功率數(shù)據(jù)，CPU控制器40控制變頻器50變頻調(diào)節(jié)螺桿泵電機(jī)的 轉(zhuǎn)速，對動液面進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證動液面恒定。
本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置可以設(shè)置控制面板，如圖4所示，操 作按鈕20、顯示裝置30設(shè)置在控制面板60上。在本實施方式的操作面板60 上，設(shè)置有用于數(shù)值顯示的顯示數(shù)碼管31、 33和用于狀態(tài)顯示的LED燈32、34、 35、用于參數(shù)調(diào)節(jié)和功能設(shè)置的調(diào)節(jié)按鈕21、 23和功能按鈕22。在其他 實施方式中，可以根據(jù)需要設(shè)置操作按鈕20、 ^示裝置30的組成結(jié)構(gòu)。
LED燈32用于表示顯示數(shù)碼管31、 33的顯示狀態(tài)，當(dāng)LED燈32中的 "開環(huán)"燈亮?xí)r，顯示數(shù)碼管31、 33分別顯示開環(huán)狀態(tài)螺桿泵電機(jī)的有功功 率和當(dāng)前轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)LED燈32中的"閉環(huán)"燈亮?xí)r，顯示數(shù)碼管31、 33分別 顯示閉環(huán)狀態(tài)(即反饋給定)螺桿泵電機(jī)的有功功率和當(dāng)前轉(zhuǎn)數(shù)。LED燈34 亮表示處于變頻運行狀態(tài)，LED燈35亮表示處于工頻運行狀態(tài)。
調(diào)節(jié)按鈕21用于功率設(shè)定，調(diào)節(jié)按鈕23用于轉(zhuǎn)速設(shè)定，功能按鈕22(Fl、 F2、 F3、 F4、 F5)用于輸入?yún)?shù)、保存參數(shù)、修改參數(shù)等功能設(shè)置。
在本實施例中，顯示裝置7采用顯示數(shù)碼管與LED燈的組合方式。在其 他實施例中，可以采用液晶顯示屏代替顯示數(shù)碼管和LED燈進(jìn)行顯示，也能 夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。
在其他實施例中，本實用新型螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置可以包括抽油機(jī)溫 度控制裝置。
動液面的閉環(huán)控制須處理好如下問題由于動液面是大慣量滯后系統(tǒng)，頻 率變動不會立刻對動液面產(chǎn)生影響，因此接到反饋信號需要滯后動作，但改變 也不應(yīng)太大。頻率變動則電機(jī)輸出功率隨即做出響應(yīng)，但此時該變化并不代表 動液面有所改變，功率與液面尚未形成對應(yīng)關(guān)系。如圖5所示，本實用新型螺 桿泵井動液面監(jiān)控裝置動液面閉環(huán)控制流程為
一、 進(jìn)入閉環(huán)控制，并在控制面板上設(shè)定當(dāng)前閉環(huán)工作點；
二、 短延時T1后檢測有功功率傳感器值PO
三、 設(shè)定遲滯上限Pma^PO (l+遲滯系數(shù))，遲滯下限= 她= 0 ( 1-遲滯 系數(shù))，遲滯系數(shù)小于5%;
四、 長延時T2 (設(shè)定時間約1 2分鐘)后檢測功率傳感器值Pl
五、 當(dāng)Pl〉Pn^，輸出頻率降低，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速慢抽，當(dāng)PKPmin，輸出 頻率增加，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速快抽，并重復(fù)步驟三、四、五，每次增減 頻率步長為lhz或2hz;當(dāng)Pmax >P1> Pmin，轉(zhuǎn)下步驟；
六、 當(dāng)Pl未超出Pn^、 Pmin的遲滯范圍，保持原頻率，不改變電機(jī)速度并重復(fù)歩驟四、五、六，實時監(jiān)測電機(jī)功率改變； 七、強(qiáng)制退出閉環(huán)控制運行。
權(quán)利要求1、一種螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，包括CPU控制器、連接該CPU控制器的變頻器、顯示裝置和操作按鈕，其特征在于，還包括與所述CPU控制器連接的有功功率傳感器。
2、 如權(quán)利要求1所述的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，其特征在于，所述顯 示裝置為液晶顯示屏或顯示數(shù)碼管與LED燈。
3、 如權(quán)利要求1所述的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，其特征在于，包括控 制面板，所述顯示裝置和所述操作按鈕設(shè)置在所述控制面板上。
4、 如權(quán)利要求1所述的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，其特征在于，所述顯 示裝置包括數(shù)值顯示部分和狀態(tài)顯示部分。
5、 如權(quán)利要求1所述的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，其特征在于，所述操 作按鈕包括調(diào)節(jié)按鈕和功能按鈕。
6、 如權(quán)利要求1至5之一所述的螺桿泵井動液面監(jiān)控裝置，其特征在于， 包括溫控裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種螺桿泵井動液面控制裝置，包括CPU控制器、連接該CPU控制器的變頻器、顯示裝置和操作按鈕和有功功率傳感器。本實用新型準(zhǔn)確設(shè)定螺桿泵電機(jī)有功功率與螺桿泵井動液面存在對應(yīng)關(guān)系，以有功功率為反饋調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，為螺桿泵井實現(xiàn)自動運行創(chuàng)造了條件，大大提高了油田生產(chǎn)運行和設(shè)備管理的效率。
文檔編號E21B44/00GK201381846SQ200920136060
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者朱立新 申請人:深圳市新愛達(dá)自動化儀表有限公司