本實用新型屬于石油鉆采領域,涉及一種電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置。
背景技術:
電動潛油柱塞泵抽油系統(tǒng)是人工舉升抽油系統(tǒng)中的一種,在抽油機往復抽油的過程中,如果泵體暴露在油液之外(即抽油機空抽),長時間工作會導致設備磨損加劇與電能浪費,甚至造成抽油設備損壞。
當抽油機機械結構已經確定的情況下,影響系統(tǒng)采油效率的因素包括油層供液能力與沖次。一般情況下,沖次越高則油層的液位越低。所以為了避免抽油機空抽現象的發(fā)生,并且保證系統(tǒng)采油效率,需要對抽油機沖次進行合理地選擇和調節(jié)。傳統(tǒng)的抽油機沖次調節(jié)方法,需要改變減速箱的變比,隨著變頻調速技術的發(fā)展,給沖次的調節(jié)帶來了極大的便捷。
在目前的油田控制應用中,工作人員會統(tǒng)計一段時間的油層動液面數據,依靠人工分析或者將數據傳輸到遠程控制計算機上進行分析,然后根據分析結果調節(jié)抽油機的運行沖次。這樣不僅調節(jié)周期較長,而且不能做到根據油層動液面的變化情況進行實時有效的控制,難以滿足穩(wěn)定高效的采油作業(yè)。
技術實現要素:
為了解決現有的抽油機運行沖次調節(jié)方法調節(jié)周期較長且無法實時調控的技術問題,本實用新型提供一種電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置。
本實用新型的技術解決方案是:一種電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置,其特殊之處在于:包括依次連接的壓力溫度傳感器、智能沖次控制器和變頻器;所述壓力溫度傳感器位于電動潛油泵的吸入口處,用于采集井下壓力與溫度信息;所述變頻器與抽油機相連,用于調節(jié)抽油機的電機頻率;
所述智能沖次控制器包括壓力溫度信息采集單元、人機操作界面、實際動液面計算單元、沖次調整單元和變頻器輸出控制單元;
所述壓力溫度信息采集單元用于獲取壓力溫度傳感器采集到的井下壓力與溫度信息;
所述人機操作界面用于設置并顯示預設參數;
所述實際動液面計算單元根據預設參數及井下壓力與溫度信息計算井下原油的實際動液面高度LAct;
所述沖次調整單元根據實際動液面高度LAct判斷抽油機運行沖次調整方式;
所述變頻器輸出控制單元根據預設參數及抽油機運行沖次調整方式調整變頻器的輸出頻率。
上述預設參數包括目標動液面高度LSet、動液面調節(jié)死區(qū)LDB、原油密度、頻率調節(jié)上下限以及頻率調節(jié)步長。
上述智能沖次控制器通過模擬量輸入接口與壓力溫度傳感器連接,所述模擬量輸入接口支持4~20mA或者0~10V標準信號。
上述智能沖次控制器通過485通訊接口與變頻器進行連接,所述485通訊接口支持Modbus-RTU標準通訊協(xié)議。
本實用新型還提供一種電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制方法,其特殊之處在于:包括以下步驟:
1】壓力溫度傳感器采集電動潛油泵吸入口處的井下壓力與溫度信息;
2】壓力溫度信息采集單元定時周期性獲取壓力溫度傳感器采集到的井下壓力與溫度信息;
3】通過人機操作界面查看并設置預設參數,預設參數包括目標動液面高度LSet、動液面調節(jié)死區(qū)LDB、原油密度、頻率調節(jié)上下限以及頻率調節(jié)步長;
4】實際動液面計算單元根據原油密度及井下壓力與溫度信息計算井下原油的實際動液面高度LAct;
5】沖次調整單元根據實際動液面高度LAct判斷抽油機運行沖次調整方式:
若LAct>LSet+LDB,則上調輸出頻率;
若LAct<LSet-LDB,則下調輸出頻率;
若LSet-LDB≤LAct≤LSet+LDB,則保持輸出頻率不變;
6】變頻器輸出控制單元根據步驟5】中確定的抽油機運行沖次調整方式向變頻器輸出調節(jié)頻率;調節(jié)頻率步長由步驟3】設置;
7】變頻器調整抽油機運行沖次。
本實用新型的優(yōu)點在于:
(1)本實用新型提供了一種便捷的電動潛油柱塞泵抽油系統(tǒng)的沖次調節(jié)方法,可以運用在程序容量較小的RTU控制芯片中,無需輸入復雜的參數,簡化了現場操作人員的工作量。
(2)本實用新型提供了從數據采集、處理與控制的整體本地控制方案,無需借助遠程計算機進行抽油機控制輔助,有效避免了抽油機空抽,提高了油田的采油效率。
附圖說明
圖1為本實用新型電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置模塊示意圖;
圖2為本實用新型電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制方法流程圖。
具體實施方式
參見圖1,本實用新型提供一種電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置,包括依次連接的壓力溫度傳感器、智能沖次控制器和變頻器;壓力溫度傳感器位于電動潛油泵的吸入口處,用于采集井下壓力與溫度信息;變頻器與抽油機相連,用于調節(jié)抽油機的電機頻率。
智能沖次控制器包括壓力溫度信息采集單元、人機操作界面、實際動液面計算單元、沖次調整單元和變頻器輸出控制單元;
壓力溫度信息采集單元用于獲取壓力溫度傳感器采集到的井下壓力與溫度信息;
人機操作界面用于設置并顯示預設參數,包括目標動液面高度LSet、動液面調節(jié)死區(qū)LDB、原油密度、頻率調節(jié)上下限以及頻率調節(jié)步長;
實際動液面計算單元根據預設參數及井下壓力與溫度信息計算井下原油的實際動液面高度LAct;
沖次調整單元根據實際動液面高度LAct判斷抽油機運行沖次調整方式;
變頻器輸出控制單元根據預設參數及抽油機運行沖次調整方式調整變頻器的輸出頻率。
智能沖次控制器可以通過模擬量輸入接口與壓力溫度傳感器連接,模擬量輸入接口支持4~20mA或者0~10V標準信號。
智能沖次控制器可以通過485通訊接口與變頻器進行連接,485通訊接口支持Modbus-RTU標準通訊協(xié)議。
參見圖2,按照上述電動潛油泵抽油系統(tǒng)智能沖次控制裝置的連接安裝方式正確安裝各設備后,采用以下方法對抽油機運行沖次進行實時智能調節(jié):
步驟一,通過壓力溫度傳感器,定時周期性讀取采樣結果;
步驟二,讀取智能控制器中設置的相關參數,包括目標動液面高度LSet、動液面調節(jié)死區(qū)LDB、原油設定密度、變頻器頻率調節(jié)上下限與調節(jié)步長等參數;
步驟三,通過步驟一的測量值與步驟二的設置值,計算當前實際動液面高度LAct;
步驟四,判斷實際動液面高度LAct與LSet+LDB的關系,如果LAct>LSet+LDB則增大變頻器設定頻率FSet,增大的量可以是固定頻率(如2Hz),該固定值可以通過步驟二設置;或者根據LAct與LSet+LDB的差值大小線性調整增加量,差值越大增加越多;如果LAct≤LSet+LDB則進入步驟五;
步驟五,判斷實際動液面高度LAct與LSet-LDB的關系,如果LAct<LSet-LDB則減少變頻器設定頻率FSet,減少量的方法與步驟四相類似;如果LSet-LDB≤LAct≤LSet+LDB則FSet不做變化;
步驟六,根據步驟四與步驟五的變頻器設定頻率FSet調整結果,通過通訊下發(fā)到變頻器,進而控制抽油機運行沖次。
循環(huán)步驟一至步驟六,逐步優(yōu)化抽油機的運行沖次。