[发明专利]用于具有旋转或者往复式质量块的设备的改进的节能方法

说明书

公开了用于在预定时间段期间关断到抽油机电机的电压以节约能量的系统和方法。在该方法中，可以在几个泵送冲程上对电机对闭环控制的响应进行评价。可以识别关断电机可行时的泵冲程的时间段。可以对多个冲程上的测量的一致性进行评价。当每个泵送冲程示出了与在闭环控制处理期间预测的行为充分类似的行为时，可以在后续泵冲程上在预定时间段期间关断电机。系统可以在预定时间段之后返回到闭环控制处理，以针对系统中的任意变化进行调整。

相关申请的交叉引用

本申请是2010年9月1日提交的共同未决美国申请第12/873,510号的部分继续申请，其要求2009年9月8日提交的美国临时申请第61/240,399号的优先权，所有这些申请的全部内容针对所有目的通过引用包含于此。

关于联邦资助的研究或研发的声明

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微缩胶片附件的参考

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背景技术

1.技术领域

本发明涉及用来操作抽油机的电机和具有旋转或者往复式质量块的其它设备。

2.对相关技术的描述

抽油机是用于在油井中安装的向下打眼的往复式活塞泵的地面上驱动设备。当没有足够的井底压力使液体本身流到表面时，抽油机机械地使液体升出井。抽油机经常由接收来自公用电网的电力的电机供电。抽油机将电机的旋转机制转换为垂直往复运动，来驱动井下泵。存在许多不同设计的抽油机，包括、但不限于传统型、勒夫金Mark II(LufkinMark II)型、梁平衡型、空气平衡型、斜孔型和传统的便携型。可以从包括德克萨斯州的Lufkin Industries,Inc.of Lufkin以及堪萨斯州的Cook Pump Company of Coffeyville等许多不同的供应商获得抽油机。

抽油机电机通常使齿轮系统或者传动装置的一组滑轮旋转，这继而驱 动一对曲柄或者曲柄臂。对于一般的传统型抽油机设计，曲柄使在承重支柱或者A型支架上枢轴转动的杆或梁（作为“行走梁”已知）的一端升高或者降低。作为“马头”已知的曲面金属盒在行走梁的另一端，曲柄臂从该端处与梁连接。配重或者往复运动质量块一般附着到曲柄的一端。连杆臂通常跨在配重和行走梁的与马头相对的一端之间。线缆将马头连接到垂直抛光棒，垂直抛光棒被连接到运行到井下泵的垂直管材或者抽油棒串。

配重协助电机抬升抽油棒串或者管材串。当电机向上抬升配重时，马头向下运动，从而推动抽油棒或者管材串向下。在配重到达其旋转的顶端时，其在周围摆动，并且使用配重的冲量和质量(动能)协助电机使行走梁沿相反方向旋转。当配重从其最高位置向下自由降落时，马头向上移动，向上抬升抽油棒串。美国专利第4,051,736号提出了用于使油井泵往复运动的改进的抽油机。

虽然存在不同的井下泵设计，但是井下泵传统地包括在位于产油管的端部处或者附近的泵筒内往复运动的柱塞或者活塞。一般来说，两个独立阀完成泵送动作。可以在活塞下面的泵筒中固定常设止回阀，并且活塞可以包括行进止回阀。在行进阀保持关闭时，活塞的上行冲程使常设阀打开，并且将液体吸入泵筒中。在常设阀保持关闭时，活塞的下行冲程使行进阀打开，并且强迫液体从泵筒中向上。美国专利第3,578,886、4,173,451和6,904,973号提出了井下泵。

电机可以进入操作的发电模式是公知的。对于在抽油机中使用的电机，依据配重与管材或者棒串之间的平衡状况，发电模式可能在配重旋转期间的任何时刻出现。依据在每个冲程中由棒串抬升的液体的量和构成，平衡状况可能从泵送冲程到冲程波动。在发电模式中，抛光棒和附着的抽油棒或者管材串可能向上或向下移动。