一种采油状态测控系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410050303.0

申请日:

2004.08.24

公开号:

CN1740514A

公开日:

2006.03.01

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

E21B44/00(2006.01); E21B47/00(2006.01)

主分类号:

E21B44/00

申请人:

刘克文;

发明人:

刘克文

地址:

114000辽宁省鞍山市铁东区常青街50-15号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种采油状态测控系统,属于机械采油井系统的测控系统,它的信息采集装置是由“功率衍生装置”组成。通过系统的遥测,可获得许多有用的信息;通过系统的遥控,可实现多种自动控制。它简单、实用,成本低,可靠性高,可为采油管理提供重要的科学根据。

权利要求书

1: 一种采油状态测控系统,它由信息采集装置、通讯网络、控制中 心、执行装置等组成,信息采集装置,采集现场信息,经通讯网络,传给 控制中心,实现遥测;控制中心发出控制指令,经通讯网络,传给执行装 置,实现遥控,其特征在于:信息采集装置是由“功率衍生装置”组成。
2: 根据权利要求1所述的采油状态测控系统,其特征在于:可选择 采取,a、“分散分析结构”;b、“集中分析结构”。
3: 根据权利要求1所述的采油状态测控系统,其特征在于:可选择 采取,a、“一次传输结构”;b、“逐级传输结构”。
4: 根据权利要求1所述的采油状态测控系统,其特征在于:所用抽 油机状态分析仪,可选择采取,a、原抽油机状态分析仪;b、新抽油机状 态分析仪。
5: 根据权利要求1所述的采油状态测控系统,其特征在于:也可把 现场某些直接传感器结构纳入系统。

说明书


一种采油状态测控系统

    技术领域    本发明涉及用于机械采油井系统及油气集输系统等的测控系统,尤其涉及用于机械采油井系统的测控系统。

    背景技术    油田的油井,随地质状况分布,很是分散,因此,通过测控系统,实现集中统一管理是十分必要的。

    “信息采集装置”,在测控系统结构中,是首要的一个环节,在不同的测控系统中,“信息采集装置”有不同的形式,使测控系统形成了不同的结构。

    采油状态测控系统中,待采集的信息很多,不少是非电物理量。

    一般的测控装置或系统,都是在现场相应部位,直接安装相应的传感器,把非电物理量转变为电信号,以实现对非电物理量的采集。例如,在抽油机悬点处,安装力传感器——应变片及其附加电路,或直接安装示功仪,便将力的变化过程采集下来,从而形成示功图。

    这种,系统通过直接安装相应传感器,来采集对应的物理量,而形成的结构,被称为“直接传感器结构”。

    《有杆采油系统》(石油工业出版社1994年2月)一书,所述综合测试系统中,第134页上2行~4行,记载:“一次传感器直接与被测对象相连,一切非直流电压的模拟电量通过输入转换电路,变成直流电压”。第140页,在“综合测试系统所用仪表”表中,列出了为了采集示功图,而采用的一次仪表——示功仪。

    上述综合测试系统,直接安装了多种传感器。例如,它只有在直接安装示功仪的情况下,才能把力的变化过程采集下来,形成示功图,所以属于“直接传感器结构”。

    另一种情况是:

    本人曾申请0124l504.9号实用新型专利《抽油机状态分析仪》(以下,把“抽油机状态分析仪”,简称为“分析仪”,把上述专利,简称为“分析仪专利”),与上述情况,有所不同,它不安装力传感器,但却可以把力的信息采集下来,例如,悬点处不安装力的传感器,却可采集悬点力的变化过程,通过显示屏,形成示功图,转轴处不安装力传感器,却可采集扭矩的变化过程,通过显示屏,形成扭矩曲线等。

    图1、图2、图3,便是在不安装力传感器的情况下,用分析仪测得的,抽油机悬点负荷扭矩曲线、平衡负荷扭矩曲线、净扭矩曲线。

    这是一种不同的结构,系统同样采集非电物理量,但却不直接安装对应的传感器,而是借助对功率信息地推演、变换,把待采集非电物理量衍生出来,比较而言,系统的这种结构要简单得多,它被称为“非直接传感器结构”。相应的信息采集装置,被称为“功率衍生装置”,“抽油机状态分析仪”便是一种“功率衍生装置”。

    相对地说,“直接传感器结构”,有时显得有些不足:

    1、成本高;

    2、在设备上,特别是在运动部位,安装传感器和由放大、变换电路构成的配套装置(有时直接采用一次仪表)以及配接的联线,在采油现场是很碍事的,设备运行、调节、维修或修井作业时,极易遭到损伤,安全性很差;

    3、管理维护不方便。

    “非直接传感器结构”,则表现出某些优势:

    1、成本低;

    2、简单易行,可靠性高;

    3、能随时给出大量有价值的信息。

    虽然《分析仪专利》的技术方案是建立在“非传感器结构”的基础上的,并且在内容上,给出了“接口”、“通讯装置”、“上位机”(控制中心)等作为系统的构造,但是从发明主题上来看,与本发明尚存在矩离。

    发明内容    本发明的主要目的是:提供采油状态测控系统,它采用“非直接传感器结构”采集信息,解决了,因专门安装传感器,而带来的成本高、不方便、可靠性低等问题。

    本发明的另外目的是:改进抽油机状态分析仪,使其更加适应测控系统及独立工作的需要。

    本发明的目的是这样实现的:

    一种采油状态测控系统,它由信息采集装置,通讯网络、控制中心、执行装置等组成,信息采集装置,采集现场信息,经通讯网络,传给控制中心,实现遥测;控制中心发出控制指令,经通讯网络,传给执行装置,实现遥控。

    本发明的特征在于:信息采集装置,采取“非传感器结构”,由“功率衍生装置”组成。

    上述“功率衍生装置”,采用“抽油机状态分析仪”便可胜任,为使其更加适用,可作些适当改进:

    分析仪是一种智能化仪表,有丰富的分析功能,其“分析内容”的安排部位有两种选择:

    A、“分析内容”分散安排在各分析仪上。

    这时,采用01241504.9号实用新型所述的“抽油机状态分析仪”便可,为区别,把这种分析仪称为“原抽油机状态分析仪”。

    原分析仪完成:

    a)提供下述信息

    分析仪通过对功率信息的分析,提供的信息有:电机最大负荷、最小负荷、平均负荷、负荷变化率、最小负载率、最大负载率、额定效率、平均效率、空载损耗、平均无功功率、平均功率因数、扭矩曲线、最大扭矩、最小扭矩、平均扭矩、示功图、短路信号、过荷信号、超载信号、缺相信号、意外停电信号、复电信号、断杆信号、失衡信号、液击信号、以及与液击信号相关的间抽停机信号、间抽启机信号等。此外,还可根据实际需要,不断扩充新的信息。

    b)自行完成一些控制功能

    a、事故(如缺相),立即停机;

    b、停电,适时复电;

    c、完成间抽自动控制,即,分析仪,从电机电源采集功率信息,经分析处理,识别因液面下降引起的供液量不足的特征,发出停机信号,使电机启停装置动作,发出停机指令,抽油机停机;以后,液面回升,分析仪根据预先设定的时间,发出启机指令,抽油机复机。此外,还可根据实际需要,不断扩充新的自动控制内容。

    我们称,上述,系统把“分析内容”分散安排在分析仪上的结构,为“分散分析结构”。

    B、“分析内容”集中安排在上位计算机上。

    这时,在硬件上,可以沿用01241504.9号实用新型“抽油机状态分析仪”,也可以改用“内存”较小(程序存储器及数据存储器都变小了)的芯片(可降低成本);在软件上,把“分析内容”相应的程序由分析仪移至上位机上便可。这些,很容易实现。为区别,把这种简化的分析仪称为“新抽油机状态分析仪”。

    “分析内容”,从分析仪移至上位计算机后,新分析仪只负责向上位计算机提供原始数据,分析工作由上位计算机完成。

    我们称,上述,系统把“分析内容”集中安排在上位计算机上的结构,为“集中分析结构”。

    通讯网络,可灵活采取多种方式,可以是有线传输,可以是无线传输;也可以是混合传输。

    在有线传输方式中,独立架线成本高,可借助电源线进行传输。

    在无线传输方式中,可建立独立的通讯网络,也可以加入“移动通讯”网络,借助“移动通讯”来实现信息的传输。

    控制中心,一般由(上位)计算机,或计算机网络组成。

    执行装置,包括,电机启停装置(如交流接触器及其相关电路,或可控硅控制器等),以及自动调节装置(如平衡自动调节结构)。

    为了使测控系统发挥更大的作用,也可以把现场某些直接传感器结构采集的信息,如流量、套压等,也借助测控系统,一并传给控制中心,控制中心也可以逆向发出相应的执行指令,使其执行装置启停。即,也可适当地把现场某些直接传感器结构纳入系统。

    本发明的有益效果是:

    1、采用“非传感器结构”的“功率衍生装置”,使信息采集装置变得十分简单,再借助现有的“移动通讯”网络,从而可以以很低的成本,把可靠的测控系统建立起来;

    2“功率衍生装置”提供的信息十分丰富,而且还可以用简单的方法(修改程序),不断得以扩充,可为采油管理提供重要的科学根据,极大提高系统效率。

    3、“功率衍生装置”可置放在配电柜内,很安全,不象多种传感器那样,分散在各个部位,易于损伤。

    4、“功率衍生装置”,使测控系统,在使用、维护方面,变得方便、简单。

    5、分析仪有原分析仪及新分析仪,可适于多种场合的需要。

    【附图说明】

    图1是利用分析仪测得的抽油机悬点负荷扭矩曲线;

    图2是利用分析仪测得的抽油机平衡负荷扭矩曲线;

    图3是利用分析仪测得的抽油机净扭矩曲线;

    图4是实施例1结构示意图;

    图5是实施例2结构示意图;

    图6是实施例3结构示意图。

    图1~图3中,纵轴P表示扭矩,横轴t表示时间。

    【具体实施方式】

    参阅图4、图5、图6。

    图中,1-(抽油机)电机电源,2-分析仪(功率衍生装置),3-执行装置,4-远传收发装置,5-远传收发装置,6-控制中心,7-有线传输方式(实线表示),8-无线传输方式(虚线表示),9-近传收发装置,10-电机启停装置,11-电机,12-抽油机,13-间抽控制部分。

    实施例1

    如图4所示,系统分布在控制中心及多个采油现场。

    “功率衍生装置”——分析仪2,从电机电源1,采集功率信息,经分析处理,得出采油相关信息,传给远传收发装置4,再传给远传收发装置5,然后传给控制中心6;控制中心6,将执行信息,传给远传收发装置5,再传给远传收发装置4,然后传给执行装置3,使执行装置启停。

    该实施例,每一个分析仪2,均配置一个远传收发装置4,通过远传收发装置5,一次将采油相关信息,传到控制中心,称为“一次传输结构”。

    实施例2

    如图5所示,系统分布在控制中心及多个采油现场,该实施例,按地域,将分析仪分成了若干组,每组数量不定。

    “功率衍生装置”——分析仪2、2.1、2.2,从电机电源1,采集功率信号,经分析处理,得出采油相关信息。后续过程,分两种情况分别说明:

    较近的分析仪2、2.1等,通过有线方式,将采油相关信息,传给远传收发装置4,再传给远传收发装置5,然后传给控制中心6;控制中心6,将执行信息,传给远传收发装置5,再传给远传收发装置4,然后传给执行装置3,使执行装置启停。

    较远的分析仪2.2等,通过无线方式,将采油相关信息,传给近传收发装置9(对于无线传输来说,这属于近矩离),再传给远传收发装置4,进而传给远传收发装置5,然后传给控制中心6;控制中心6,将执行信息,传给远传收发装置5,再传给远传收发装置4,进而传给近传收发装置9,然后传给执行装置3,使执行装置启停。

    该实施例,把采油相关信息,从个体传到组,再由组传到控制中心,称为“逐级传输结构”。

    以上二实施例,系统可灵活采取:有线传输方式7、无线传输方式8。

    以上二实施例,既可是“分散分析结构”,又可是“集中分析结构”。

    实施例3

    如图6所示,它反映了分析仪,自行完成一些控制功能的工作过程。

    “功率衍生装置”——分析仪2,从电机电源1,采集功率信号,经分析处理,需要时,发出事故停机信号,或间抽停机信号,使电机启停装置10动作,电机11停转,抽油机12停机;需复电时,或间抽设定时间到时,分析仪2发出启机信号,使电机启停装置10动作,电机11启动,抽油机12复机。

    13为间抽控制部分。

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一种采油状态测控系统,属于机械采油井系统的测控系统,它的信息采集装置是由“功率衍生装置”组成。通过系统的遥测,可获得许多有用的信息;通过系统的遥控,可实现多种自动控制。它简单、实用,成本低,可靠性高,可为采油管理提供重要的科学根据。 。

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