[发明专利]抽油机最佳冲次判定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及抽油机功图测量及最佳冲次判定的自动控制技术领域，特别涉及一种抽油机最佳冲次判定方法及装置。

背景技术

目前，国内油田集中的矛盾是低产油井数量多。在既有的抽油机采油工作参数组合下，空抽现象普遍存在，泵效和系统效率较低，吨液耗电量居高不下。

多年来，为克服空抽现象，提高泵效和系统效率，科研人员进行了深入研究。研究表明：在抽油机的冲程和抽油泵泵径选定后，影响泵效和系统效率的主要因素是冲次，冲次与油井供液能力的合理匹配，是解决空抽问题，提高泵效和系统效率的有效途径。为此，人们开发了抽油机变频调速技术，方便进行冲次调节，取得了一定的成效。

然而，变频调速技术，只是很好的解决了冲次调节的便利问题，从硬件上解决了冲次调节问题，如何选择合理冲次仍然难以解决。在此前提下，人们选择合理冲次的方式是：将抽油机载荷、位移传感器获得的功图，传输到上位机，在上位机上输入油井参数，利用上位机强大的运算功能，通过专用的“功图分析”软件，获得油井的日产液量，通过这些数据的分析，计算机会给出油井供液不足等结论，人们根据这些结论选择合理冲次。

专用的“功图分析”软件的原理和结构是这样的：1.通过载荷、位移传感器，获得载荷位移功图，俗称“地面功图”；2.利用地面功图，根据油井参数，求解地面到油井下泵深处的抽油杆杆系迭代方程，获得抽油杆杆系的弹性变形量，从而获得抽油杆下部连接处抽油泵的载荷和位移，进而获得抽油泵的泵功图；3.由泵功图判断出泵的有效冲程，再根据冲次可获得日产液量。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：

上述方案的实施，从数据采集、传输、运算到控制的各个环节，可以形成闭环控制，较好的解决了合理冲次选择过程中的问题。但是，在具体实施过程中，仍然存在系统运行可靠性较差的问题，主要原因在于：抽油机控制单元上所装微处理器的芯片性能有限且容量较小，不足以运行和运算专用“功图分析”软件，以便获得油井的日产液量，而油井的日产液量又是合理冲次选择的关键参数，因此，必须将单个抽油机所获得的数据，传到运算能力较大的上位机进行运算。然而，多台抽油机与同一台上位机的数据传输，在油田有限的资源配置情况下，不能做到不间断畅通，在数据传输间断的情况下，选择合理冲次的程序将被迫中断，造成闭环控制的程序无法运行。

上述分析可知：抽油机“专用功图分析”软件运算量大，抽油机自身控制单元芯片容量小，运算能力不足，是造成抽油机合理冲次选择程序难以可靠运行的关键因素。

发明内容

为了使抽油机实现数据采集、运算和控制的独立完成，不依赖于上位机的运算和控制，保证系统运行更加可靠。本发明实施例提供了一种抽油机最佳冲次判定方法及装置。所述技术方案如下：

提供了一种抽油机最佳冲次判定方法，所述方法包括：

步骤一，获取当前冲次下抽油机的载荷位移功图，通过计算得到抽油机当前冲次下的相对产液量；

步骤二，改变抽油机冲次，重新获取载荷位移功图，通过计算得到后一冲次下的相对产液量；

步骤三，求得步骤二中后一冲次下的相对产液量与步骤一中前一冲次下的相对产液量的比值R，

循环步骤一至三，直至比值R＜1时，前一冲次即为抽油机最佳冲次。

所述步骤二中的改变抽油机冲次通过变频器调节抽油机电机频率的方法，抽油机电机频率调节幅度为3-10Hz。

优选抽油机电机频率调节幅度为5Hz。

所述步骤一和步骤二中的相对产液量是通过求取当前冲次下的载荷位移功图的面积来获得的。

提供了一种抽油机最佳冲次判定装置，所述装置包括：

包括：

载荷传感器，设置于抽油机上悬绳器位置，用于获取抽油机悬点载荷信号；

角位移传感器，设置于抽油机上游梁支承轴位置，用于获取抽油机悬点载荷下的位移信号；

变频器，设置于抽油机的智能控制柜内，实现抽油机电机频率调节，冲次调整；

RTU，设置于抽油机的智能控制柜内，是最佳冲次判定装置的控制核心。所述RTU内存有最佳冲次判定程序；

所述最佳冲次判定程序包括：

载荷位移信息采集单元，用于获取所述载荷传感器和角位移传感器所采集到的数据信号；

变频控制单元，控制变频器按一定的步长改变，实现抽油机电机的转速调整，进而实现抽油机冲次的调整；

相对产液量计算单元，根据载荷位移信息，求解地面功图并计算当前冲次下的相对产液量；