專利名稱：抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于抽油井加熱系統(tǒng)，特別是關(guān)于抽油井加熱系統(tǒng)的控制，具體的講是一種抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
油田開發(fā)中，由于油質(zhì)過稠、含蠟高，使有桿泵抽油井在下行程時，抽油桿柱下行阻力較大，造成光桿與抽油機驢頭打架，抽油井不能正常生產(chǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在有桿泵抽油井上采用空心桿電纜加熱或電熱油管加熱，以降低抽油管柱中原油粘度，保證抽油管柱中原油不凝固，減少上行程負(fù)荷，降低抽油桿柱下行阻力?，F(xiàn)有技術(shù)中的加熱系統(tǒng)采用連續(xù)加熱或人工手動加熱，采用電加熱系統(tǒng)時，有時既使抽油桿柱的下行阻力降低很多，電加熱系統(tǒng)還在繼續(xù)加熱，造成耗電量增加，浪費能源；而采用手動加熱時，有時在阻力大需要加熱但系統(tǒng)并未加熱，使抽油桿柱下行阻力變大，造成光桿與抽油機驢頭打架，嚴(yán)重時需維修作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括載荷信號采集裝置，根據(jù)抽油井中抽油機下行程由抽油桿柱的下行阻力引起的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號；控制裝置，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的抽油機懸點載荷閾值和載荷信號采集裝置生成的載荷信號控制抽油井電加熱系統(tǒng)。本發(fā)明實施例還提供了一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制方法，該方法包括根據(jù)抽油井中抽油機下行程由抽油桿柱的下行阻力引起的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的載荷閾值和載荷信號控制抽油井電加熱系統(tǒng)。本發(fā)明利用抽油桿柱運動阻力引起抽油井的抽油桿柱瞬間載荷的變化控制加熱系統(tǒng)的起停，使抽油井的電加熱系統(tǒng)的能耗降到最低。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明的抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實施例中的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的抽油井電加熱自動控制方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)圖5為本發(fā)明實施例中傳感器的安裝示意圖；圖6為本發(fā)明實施例中控制柜的示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明公開了一種抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)，如圖1所示，為本發(fā)明的抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括載荷信號采集裝置10，用于根據(jù)所述的抽油井中抽油機下行程由抽油桿柱的下行阻力引起的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號；控制裝置20，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)30的下行載荷信號閾值和載荷信號采集裝置生成的載荷信號控制抽油井電加熱系統(tǒng)30。其中，如圖2所示控制裝置20包括，信號輸入模塊201，數(shù)據(jù)處理控制模塊202及交流接觸器203，信號輸入模塊201接收用戶設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的下行載荷信號閾值，數(shù)據(jù)處理模塊，接收載荷信號采集裝置10發(fā)送的載荷信號，根據(jù)載荷信號和用戶設(shè)定的載荷信號閾值生成控制命令；交流接觸器203，根據(jù)控制命令控制電加熱系統(tǒng)的啟停。同時本發(fā)明還提供了一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制方法，如圖3所示，該方法包括步驟SlOl測量抽油井中由抽油桿柱下行阻力生成的抽油機下行載荷值，并根據(jù)所測量的下行載荷值生成載荷信號；步驟S102根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的載荷閾值和載荷信號控制所述的抽油井電加熱系統(tǒng)。本發(fā)明實施例公開的抽油井電加熱自動控制系統(tǒng)中，采用電阻應(yīng)變式傳感器做為載荷信號采集裝置，當(dāng)井中的油稠或高含蠟時，抽油桿在下行程阻力變大，引起抽油機懸點載荷變化，本發(fā)明即利用抽油桿柱運動過程中，由于阻力變化引起的抽油井的抽油桿柱瞬間載荷的變化控制加熱系統(tǒng)的啟停，使抽油井的電加熱系統(tǒng)的能耗降到最低。下面以具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。通過本發(fā)明實現(xiàn)對抽油井的電加熱系統(tǒng)的開啟與停止的自動控制，本發(fā)明具體實施例主要由三部分組成測力傳感器，控制柜以及交流接觸器，如圖4所示，為發(fā)明具體實施例的示意圖，包括安裝于抽油機上的測力傳感器401，本實施例中的測力傳感器即為電阻應(yīng)變式傳感器401。如圖5所示，本發(fā)明實施例中的測力傳感器401的安裝示意圖，電阻應(yīng)變式傳感器401安裝于抽油機的懸繩器上，該懸繩器包括緊固器(光桿卡子)501，上盤502， 下盤503、鋼絲繩504及光桿505。緊固器501卡裝在光桿505上，光桿505下行時，電阻應(yīng)變式傳感器401的彈性元件通過緊固器501接收抽油桿柱因阻力變化引起的載荷變化，電阻應(yīng)變式傳感器401的彈性元件將彈性應(yīng)力傳遞到電阻應(yīng)變式傳感器上的電阻應(yīng)變計，然后利用測力傳感器401中的惠斯登電橋輸出相應(yīng)的電信號，測力傳感器401將電信號傳送給控制柜402內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理控制電路，數(shù)據(jù)控制電路對傳感器401的載荷信號進(jìn)行放大、 A/D轉(zhuǎn)換和量化，與預(yù)先設(shè)置的載荷信號閾值相比較，生成控制命令，具體實施中，數(shù)據(jù)處理控制電路根據(jù)測試到的瞬間載荷值與預(yù)設(shè)的載荷信號閾值相比較，判斷是否需要加熱，當(dāng)阻力引起瞬間載荷達(dá)到停止加熱值時控制系統(tǒng)發(fā)出指令，交流接觸器403斷開，抽油機加熱系統(tǒng)停止加熱，當(dāng)阻力引起瞬間載荷達(dá)到設(shè)定加熱值時數(shù)據(jù)處理控制電路發(fā)出指令，交流接觸器403吸合，抽油井加熱系統(tǒng)開始加熱。如圖4所示，傳感器401通過電纜404與控制柜402相連，控制柜402控制交流接觸器403的吸合或者斷開；控制柜402包括控制面板和位于控制柜內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理控制電路，傳感器401把測量到的抽油桿柱下行阻力值生成抽油機下行懸點載荷值為電信號傳遞給控制柜402內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理控制電路，通過安裝于控制柜402上的面板對加熱系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉載荷進(jìn)行設(shè)定，數(shù)據(jù)處理控制電路根據(jù)用戶設(shè)定的載荷閾值和接受到的傳感器 401發(fā)送的載荷信號生成控制命令，根據(jù)數(shù)據(jù)處理控制電路生成的控制命令控制交流接觸器3的吸合和關(guān)閉實現(xiàn)對抽油井加熱系統(tǒng)的啟動和停止自動控制。圖6所示為控制柜的結(jié)構(gòu)示意圖。通過控制柜控制交流接觸器的吸合或者斷開，通過安裝于控制柜上的面板對加熱系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉抽油桿柱瞬間載荷變化進(jìn)行設(shè)定，控制電路根據(jù)設(shè)定值控制交流接觸器的吸合和關(guān)閉實現(xiàn)對抽油井加熱系統(tǒng)的啟動和停止自動控制。本發(fā)明提供了一種對現(xiàn)在的抽油井電加熱系統(tǒng)的開啟與停止實現(xiàn)用抽油桿柱運動阻力引起抽油桿柱瞬間載荷變化傳感全自動控制，避免在不需要加熱時進(jìn)行加熱和需要加熱時沒有加熱所引起的能源浪費，以及由其引起的經(jīng)濟損失。通過本控制系統(tǒng)達(dá)到抽油井的節(jié)能降耗。本發(fā)明中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員， 依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括載荷信號采集裝置，用于根據(jù)所述的抽油井中抽油機下行程由抽油桿柱的下行阻力引起的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號；控制裝置，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的抽油機懸點載荷信號閾值和所述的載荷信號采集裝置生成的載荷信號控制所述的抽油井電加熱系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的載荷信號采集裝置為電阻應(yīng)變式傳感器，用于測量所述的抽油機的抽油桿柱在下行程中抽油機懸點載荷值，并根據(jù)所述的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測量傳感器安裝于所述的抽油機的懸繩系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制裝置包括信號輸入單元，用于接收用戶設(shè)定電加熱系統(tǒng)的下行載荷信號閾值；數(shù)據(jù)處理控制單元，用于接收所述的載荷信號采集裝置發(fā)送的載荷信號，并根據(jù)所述的載荷信號和載荷信號閾值生成控制命令；交流接觸器，用于根據(jù)所述的控制命令控制所述的電加熱系統(tǒng)的啟停。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的交流接觸器設(shè)置于所述的電加熱系統(tǒng)的內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的交流接觸器根據(jù)所述的控制命令吸合或關(guān)閉，控制所述的電加熱系統(tǒng)的啟動或停止。
7.一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制方法，其特征在于，所述的方法包括根據(jù)所述的抽油井中抽油機下行程由抽油桿柱的下行阻力引起的抽油機懸點載荷值的變化生成載荷信號；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的抽油機懸點載荷閾值和所述的載荷信號控制所述的抽油井電加熱系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抽油井電加熱系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括抽油機懸點載荷信號采集裝置，用于測量抽油井中由抽油桿柱的下行阻力生成的抽油機懸點載荷值，根據(jù)抽油機懸點載荷值生成載荷信號；控制裝置，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電加熱系統(tǒng)的抽油機懸點載荷信號閾值和載荷信號采集裝置生成的載荷信號控制所述的抽油井電加熱系統(tǒng)。本發(fā)明利用抽油桿柱運動阻力引起抽油井的抽油桿柱瞬間載荷的變化控制加熱系統(tǒng)的啟停，使抽油井的電加熱系統(tǒng)的能耗降到最低。
文檔編號E21B36/04GK102587861SQ20111000427
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者于俊梅, 劉濤, 劉瑞珍, 劉秀蘭, 劉繼海, 吳慶莉, 吳非, 孫古華, 孟月月, 張新委, 張洪君, 徐兆強, 徐巖松, 李輝, 李鴻程, 王建文, 王萍, 羅恩勇, 胡陽陽, 趙雅麗, 鄧斌, 邱衍輝, 陳玉亮, 靳建光, 黃小釗 申請人:中國石油天然氣股份有限公司