一種自動間歇井口抽油方法及其裝置的製作方法

2023-07-07 14:37:36 3

專利名稱：一種自動間歇井口抽油方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動間歇井口抽油方法及其裝置，屬於油田抽油方法及設備。
背景技術：
目前，在機械採油中常使用遊梁式抽油機，但對於低產油井，由於地層供液不足，油井液面恢復慢，常出現幹抽現象，不僅費電且磨損設備，要想待液面恢復後再抽油，只能靠人工控制抽油機啟動和關閉，這樣就會因停抽時間控制不當，造成卡井和作業返工，給生產帶來不便，也增加作業成本。

發明內容
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種自動間歇井口抽油方法及其裝置，方法是利用一種自動間歇井口抽油裝置，根據重力傳感器測得的油井液面參數，通過其自動控制系統控制電機啟動和停抽，改變抽油機連續抽油的現狀，給低產油井足夠時間恢復液面，待液面上升後再啟動電機，這樣既能滿足每次的抽汲量，又保證活塞在合理深度抽油，避免負荷過大，即降低耗電量，又減少設備磨損。
本發明的技術方案是一種自動間歇井口抽油裝置，由機械裝置部分、自動控制系統和輸油部分構成；機械裝置部分是由轉輪、定滑輪、支架、底座、鋼絲防噴管、油管掛、上法蘭、套管法蘭、鋼絲、帶孔絲堵、活塞、套管、篩管、油管組成；帶孔絲堵置於帶有篩管的油管底部，油管通過油管掛置入套管內並懸掛在套管法蘭上；支架固定在底座上，底座與儲油罐通過螺栓連接固定；鋼絲的一端固定在轉輪上，另一端通過支架上安裝的定滑輪並穿過安裝在底座和儲油罐上壁通孔內的鋼絲防噴管與活塞連接，活塞置於油管內；輸油部分由儲油罐、加熱管、輸油泵、閘門、單向閥、取樣閥、排氣閥構成；儲油罐內壁盤有加熱管、其側壁下方開有輸油出口，在輸油出口處自內向外順次裝有輸油泵、閘門、取樣閥、單向閥和排氣閥，儲油罐通過上法蘭與套管法蘭聯結；自動控制系統包括鍵盤、顯示器、強磁鐵A、強磁鐵B、電磁傳感器、重力傳感器、深度傳感器、電子離合制動器、變速箱、電機、液面傳感器、信號傳輸線和電路控制板CPU；強磁鐵A、強磁鐵B分別安裝在鋼絲的上部和下部，電磁感應器安裝在鋼絲防噴管內，重力傳感器安裝在底座和儲油罐間的凹槽內，液面傳感器安裝在儲油罐側壁設置高度處，電子離合制動器安裝在轉輪軸上，深度傳感器安裝在支架臨近鋼絲處，並且鍵盤、顯示器、電磁感應器、深度傳感器、重力傳感器、液面傳感器通過信號傳輸線與控制電路板CPU上對應接線端連接，控制電路板CPU的控制信號輸出端與電機離合制動器、電機、輸油泵的控制開關連接。
利用本發明的一種自動間歇井口抽油裝置，在自動控制系統控制下，一種自動間歇井口抽油方法，其步驟為a把本發明所述的一種自動間歇井口抽油裝置安裝在井口；b啟動系統，通過鍵盤鍵入活塞沉沒度、保險深度、活塞下行設定速度、安全深度、初始活塞下行深度和電機停轉及電子離合制動器制動時間；深度傳感器、重力傳感器、電磁傳感器、液面傳感器處於工作狀態，時時將各傳感信號傳送到控制電路板CPU；c電路控制板CPU控制電子離合制動器制動，電機停轉；d電路控制板CPU對電子離合制動器制動時間是否達到設置時間進行邏輯判斷d1電子離合制動器制動時間沒有達到設置時間，控制流程返回c；d2電子離合制動器制動時間達到設置時間，電路控制板CPU解除電子離合制動器的制動；e在活塞重力作用下，活塞和鋼絲繩下行；f當電路控制板CPU接收到重力傳感器傳來的重力變化的信號時，控制電路板CPU通過深度傳感器獲取油井液面深度值，並將深度傳感器測得的活塞下行深度值與液面深度加上活塞沉沒度減去保險深度的值進行邏輯判斷，同時也對電磁傳感器是否傳送來強磁鐵A經過的信號進行判斷f1若活塞下行深度值小於液面深度加上活塞沉沒度減去保險深度的值，且電磁傳感器沒有送來強磁鐵A經過的信號；電路控制板CPU則將深度傳感器時時測得的活塞下行速度與設定速度進行邏輯判斷g1若活塞下行速度大於設定速度，控制電路板CPU控制變速箱使電機減速，控制流程返回e；g2若活塞下行速度小於設定速度，控制流程返回e；f2若活塞下行深度值大於液面深度加上活塞沉沒度減去保險深度的值，或者電磁傳感器傳送來強磁鐵A經過的信號，電路控制板CPU則控制電子離合制動器制動，電機停轉；m電路控制板CPU啟動電機轉動；i向上提起活塞；j電路控制板CPU根據深度傳感器測得的活塞深度與設置的安全深度進行邏輯判斷j1若活塞深度大于于安全深度，控制流程返回i；j2若活塞深度小於安全深度，則電路控制板CPU控制變速箱使電機減速起動活塞上行；k電路控制板CPU對電磁傳感器是否接收到強磁鐵B經過的信號進行邏輯判斷k1若電路控制板CPU接收到電磁傳感器傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回c；k2若電路控制板CPU沒有接收到電磁傳感器傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回j2；本發明的一種自動間歇井口抽油方法，其自動控制系統對輸油部分的控制流程為a控制電路板CPU關閉輸油泵、閘門和排氣閥；b；控制電路板CPU對儲油罐內液面傳感器傳送的感應信號進行邏輯判斷c當控制電路板CPU接收到液面傳感器傳送來的儲油罐內有液體的信號時，控制電路板CPU啟動輸油泵、打開閘門、排氣閥，將液體輸送到輸油管線；並將控制流程返回b；d當控制電路板CPU沒有接到液面傳感器傳送來的儲油罐內有液體的信號時，控制流程返回a；與現有技術相比本發明具有如下優點1、可以隨時自動調節停抽時間，使液面恢復，避免幹抽現象，同時也不許液面過高，避免活塞負荷過大，即降低能耗，又可提高產量；2、實現自動控制，不需人工開、關電機，不但節省人力且時間調控更合理；3、用鋼絲帶替抽油杆，負荷減小，可配置小功率電機，節電明顯，並且沒有抽油杆，抽油泵不會發生偏磨現象，維修方便。


圖1為一種自動間歇井口抽油裝置結構圖；圖2為一種自動間歇井口抽油裝置自動控制系統電路方框圖；圖3為一種自動間歇井口抽油方法的自動控制系統流程圖；圖4為一種自動間歇井口抽油方法的輸出部分控制流程圖。
具體實施例方式參加圖1，一種自動間歇井口抽油裝置，是由機械裝置部分、自動控制系統和輸油部分組成；機械裝置部分是由轉輪2、定滑輪21、支架22、底座23、鋼絲防噴管25、油管掛30、上法蘭31、套管法蘭32、鋼絲33、帶孔絲堵20、活塞19、套管16、篩管18、油管15組成；帶孔絲堵20置於帶有篩管18的油管15底部，油管15通過油管掛30置入套管16內並懸掛在套管法蘭32上；支架22固定在底座23上，底座23與儲油罐28通過螺栓連接固定；鋼絲33的一端固定在轉輪2上，另一端通過支架22上安裝的定滑輪21並穿過安裝在底座23和儲油罐28上壁通孔內的鋼絲防噴管25與活塞19連接，活塞19置於油管15內；輸油部分由儲油罐28、加熱管27、輸油泵14、閘門13、單向閥12、取樣閥29、排氣閥11構成；儲油罐28內壁盤有加熱管27、其側壁下方開有輸油出口10，在輸油出口10處自內向外順次裝有輸油泵14、閘門13、取樣閥29、單向閥12和排氣閥11，儲油罐28通過上法蘭31與套管法蘭32聯結；參見圖1、圖2，自動控制系統包括鍵盤、顯示器、強磁鐵A26、強磁鐵B17、電磁傳感器3、重力傳感器24、深度傳感器1、電子離合制動器4、變速箱5、電機6、液面傳感器7、信號傳輸線9和電路控制板CPU8；強磁鐵A26、強磁鐵B17分別安裝在鋼絲33的上部和下部，電磁傳感器3安裝在鋼絲防噴管25內，重力傳感器24安裝在底座23和儲油罐28間的凹槽內，液面傳感器7安裝在儲油罐28側壁設置高度處，電子離合制動器4安裝在轉輪2的軸上，深度傳感器1安裝在支架22臨近鋼絲33處，並且鍵盤、顯示器、電磁傳感器3、深度傳感器1、重力傳感器24、液面傳感器7通過信號傳輸線9與控制電路板CPU8上對應接線埠連接，控制電路板CPU8的控制信號輸出端與電機離合制動器4、電機6、輸油泵14的控制開關相連。
參見圖3、圖4，利用本發明的一種自動間歇井口抽油裝置，在自動控制系統控制下，一種自動間歇井口抽油方法，其步驟為a把本發明所述的一種自動間歇井口抽油裝置安裝在井口；b啟動系統，通過鍵盤鍵入活塞19沉沒度、保險深度、活塞19下行設定速度、安全深度、初始活塞19下行深度和電機6停轉及電子離合制動器4制動時間；深度傳感器1、重力傳感器24、電磁傳感器3、液面傳感器7處於工作狀態，時時將各傳感信號傳送到控制電路板CPU8；c電路控制板CPU8控制電子離合制動器4制動，電機6停轉；d電路控制板CPU8對電子離合制動器4制動時間是否達到設置時間進行邏輯判斷d1電子離合制動器4制動時間沒有達到設置時間，控制流程返回c；d2電子離合制動器4制動時間達到設置時間，電路控制板CPU8解除電子離合制動器4的制動；e在活塞19重力作用下，活塞19和鋼絲繩33下行；f當電路控制板CPU8接收到重力傳感器24傳來的重力變化的信號時，控制電路板CPU8通過深度傳感器1獲取油井液面深度值，並將深度傳感器1測得的活塞19下行深度值與液面深度加上活塞19沉沒度減去保險深度的值進行邏輯判斷，同時也對電磁傳感器3是否傳送來強磁鐵A經過的信號進行判斷f1若活塞19下行深度值小於液面深度加上活塞19沉沒度減去保險深度的值，且電磁傳感器3沒有送來強磁鐵A經過的信號；電路控制板CPU8則將深度傳感器1測得的活塞19下行速度與設定速度進行邏輯判斷g1若活塞19下行速度大於設定速度，控制電路板CPU8控制變速箱5使電機6減速，控制流程返回e；g2若活塞19下行速度小於設定速度，控制流程返回e；f2若活塞19下行深度值大於液面深度加上活塞19沉沒度減去保險深度的值，或者電磁傳感器1傳送來強磁鐵A經過的信號，電路控制板CPU8則控制電子離合制動器4制動，電機6停轉；m電路控制板CPU8啟動電機6轉動；i向上提起活塞19；j電路控制板CPU8根據深度傳感器1測得的活塞19深度與設置的安全深度進行邏輯判斷j1若活塞19深度大于于安全深度，控制流程返回i；j2若活塞19深度小於安全深度，則電路控制板CPU8控制變速箱5使電機6減速起動活塞19上行；k電路控制板CPU8對電磁傳感器1是否接收到強磁鐵B經過的信號進行邏輯判斷k1若電路控制板CPU8接收到電磁傳感器傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回c；k2若電路控制板CPU8沒有接收到電磁傳感器3傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回j2；本發明的一種自動間歇井口抽油方法，其自動控制系統對輸油部分的控制流程為
a控制電路板CPU8關閉輸油泵14、閘門13和排氣閥11；b；控制電路板CPU8對儲油罐28內液面傳感器7傳送的感應信號進行邏輯判斷c當控制電路板CPU8接收到液面傳感器7傳送來的儲油罐28內有液體的信號時，控制電路板CPU8啟動輸油泵14、打開閘門13、排氣閥11，將液體輸送到輸油管線；並將控制流程返回b；d當控制電路板CPU8沒有接到液面傳感器7傳送來的儲油罐28內有液體的信號時，控制流程返回a；參見圖1、圖3、圖4，一種自動間歇井口抽油方法，具體過程是啟動系統，通過鍵盤輸入各初始深度、時間參數；控制電路板CPU8解除電子離合制動器4的制動，在活塞19重力作用下，鋼絲33下行，當活塞19接觸液面時，活塞19受到液體34向上的浮力，重力傳感器24感應到重力的變化，並將變化信號傳送給控制電路板CPU8，控制電路板CPU8記錄此時深度傳感器1測得的活塞下行深度，活塞19繼續下行至設定深度，或者鋼絲33上部的強磁鐵A26經過電磁傳感器3時，二個條件中任何一個條件滿足時，控制電路板CPU8都啟動電機6轉動，帶動鋼絲33拉動活塞19上行，將液體34舉升到儲油罐28內；當活塞19上行到安全深度或強磁鐵B17過電磁傳感器3，控制電路板CPU8同時控制電子離合制動器4制動轉輪2和電機6停轉，鋼絲33不再上行，活塞19停留在油管15上方；根據深度傳感器1每次記錄的油井液面深度，控制電路板CPU8隨時調整轉輪2制動的時間，保證油管15內液面有充足時間恢復高度，同時也保證活塞19在合理的深度抽汲，避免負荷過大，這樣就完成了一次抽汲過程；當停機時間達到後，控制電路板CPU8對電子離合制動器4發出解除制動指令，在活塞19重力作用下，鋼絲33下行，又開始了下一次的抽汲過程，如此反覆循環抽汲；在儲油罐28內，液面傳感器7將檢測到的液體信號傳送到控制電路板CPU8，控制電路板CPU8一方面將其變換成抽油量，進行累計，記錄產量，另一方面也同時開啟閘門13、排氣閥11，啟動輸油泵14，將液體輸送到輸油管線，當儲油罐28內液面低於設置高度時，控制電路板CPU8關閉閘門13、排氣閥11和輸油泵14。
根據輸油方式不同，輸油部分可以省略，即不用儲油罐28、輸油泵14、閘門13和排氣閥11，底座23直接固定在井口，活塞19抽出的液體直接輸入輸油幹線。
根據各油田具體情況，活塞19可在套管16內直接抽油，油管15、油管掛30和帶孔絲堵20可省略。
採油工對油井取樣時，打開取樣閥29就可取樣。
權利要求
1.一種自動間歇井口抽油裝置，是由機械裝置部分、自動控制系統和輸油部分組成；其特徵在於機械裝置部分是由轉輪(2)、定滑輪(21)、支架(22)、底座(23)、鋼絲防噴管(25)、油管掛(30)、上法蘭(31)、套管法蘭(32)、鋼絲(33)、帶孔絲堵(20)、活塞(19)、套管(16)、篩管(18)、油管(15)組成；帶孔絲堵(20)置於帶有篩管(18)的油管(15)底部，油管(15)通過油管掛(30)置入套管(16)內並懸掛在套管法蘭(32)上；支架(22)固定在底座(23)上，底座(23)與儲油罐(28)通過螺栓連接固定；鋼絲(33)的一端固定在轉輪(2)上，另一端通過支架(22)上安裝的定滑輪(21)並穿過安裝在底座(23)和儲油罐(28)上壁通孔內的鋼絲防噴管(25)與活塞(19)連接，活塞(19)置於油管(15)內；輸油部分由儲油罐(28)、加熱管(27)、輸油泵(14)、閘門(13)、單向閥(12)、取樣閥(29)、排氣閥(11)構成；儲油罐(28)內壁盤有加熱管(27)、其側壁下方開有輸油出口(10)，在輸油出口(10)處自內向外順次裝有輸油泵(14)、閘門(13)、取樣閥(29)、單向閥(12)和排氣閥(11)，儲油罐(28)通過上法蘭(31)與套管法蘭(32)聯結；自動控制系統包括鍵盤、顯示器、強磁鐵A(26)、強磁鐵B(17)、電磁傳感器(3)、重力傳感器(24)、深度傳感器(1)、電子離合制動器(4)、變速箱(5)、電機(6)、液面傳感器(7)、信號傳輸線(9)和電路控制板CPU(8)；強磁鐵A(26)、強磁鐵B(17)分別安裝在鋼絲(33)的上部和下部，電磁傳感器(3)安裝在鋼絲防噴管(25)內，重力傳感器(24)安裝在底座(23)和儲油罐(28)間的凹槽內，液面傳感器(7)安裝在儲油罐(28)側壁設置高度處，電子離合制動器(4)安裝在轉輪(2)的軸上，深度傳感器(1)安裝在支架(22)臨近鋼絲(33)處，並且鍵盤、顯示器、電磁傳感器(3)、深度傳感器(1)、重力傳感器(24)、液面傳感器(7)通過信號傳輸線(9)與控制電路板CPU(8)上對應接線埠連接，控制電路板CPU(8)的控制信號輸出端與電機離合制動器(4)、電機(6)、輸油泵(14)的控制開關相連。
2.如權利要求1所述的一種自動間歇井口抽油裝置，其特徵在於所述的活塞(19)可直接安裝在套管(16)內，油管(15)、油管掛(30)和帶孔絲堵(20)可省略。
3.如權利要求1或權利要求2所述的一種自動間歇井口抽油裝置，其特徵在於所述的輸油部分可以省略，即不用儲油罐(28)、輸油泵(14)、閘門(13)和排氣閥(11)，底座(23)直接固定在井口。
4.一種自動間歇井口抽油方法，其特徵在於自動控制系統與一種自動間歇井口抽油裝置配合使用，實現自動間歇抽油，其步驟如下a把本發明所述的一種自動間歇井口抽油裝置安裝在井口；b啟動系統，通過鍵盤鍵入活塞(19)沉沒度、保險深度、活塞(19)下行設定速度、安全深度、初始活塞(19)下行深度和電機(6)停轉及電子離合制動器(4)制動時間；深度傳感器(1)、重力傳感器(24)、電磁傳感器(3)、液面傳感器(7)處於工作狀態，時時將各傳感信號傳送到控制電路板CPU(8)；c電路控制板CPU(8)控制電子離合制動器(4)制動，電機(6)停轉；d電路控制板CPU(8)對電子離合制動器(4)制動時間是否達到設置時間進行邏輯判斷d1電子離合制動器(4)制動時間沒有達到設置時間，控制流程返回c；d2電子離合制動器(4)制動時間達到設置時間，電路控制板CPU(8)解除電子離合制動器(4)的制動；e在活塞(19)重力作用下，活塞(19)和鋼絲繩(33)下行；f當電路控制板CPU(8)接收到重力傳感器(24)傳來的重力變化的信號時，控制電路板CPU(8)通過深度傳感器(1)獲取油井液面深度值，並將深度傳感器(1)測得的活塞(19)下行深度值與液面深度加上活塞(19)沉沒度減去保險深度的值進行邏輯判斷，同時也對電磁傳感器(3)是否傳送來強磁鐵A經過的信號進行判斷f1若活塞(19)下行深度值小於液面深度加上活塞(19)沉沒度減去保險深度的值，且電磁傳感器(3)沒有送來強磁鐵A經過的信號；電路控制板CPU(8)則將深度傳感器(1)測得的活塞(19)下行速度與設定速度進行邏輯判斷g1若活塞(19)下行速度大於設定速度，控制電路板CPU(8)控制變速箱(5)使電機(6)減速，控制流程返回e；g2若活塞(19)下行速度小於設定速度，控制流程返回e；f2若活塞(19)下行深度值大於液面深度加上活塞(19)沉沒度減去保險深度的值，或者電磁傳感器(1)傳送來強磁鐵A經過的信號，電路控制板CPU(8)則控制電子離合制動器(4)制動，電機(6)停轉；m電路控制板CPU(8)啟動電機(6)轉動；i向上提起活塞(19)；j電路控制板CPU(8)根據深度傳感器(1)測得的活塞(19)深度與設置的安全深度進行邏輯判斷j1若活塞(19)深度大于于安全深度，控制流程返回i；j2若活塞(19)深度小於安全深度，則電路控制板CPU(8)控制變速箱(5)使電機(6)減速起動活塞(19)上行；k電路控制板CPU(8)對電磁傳感器(1)是否接收到強磁鐵B經過的信號進行邏輯判斷k1若電路控制板CPU(8)接收到電磁傳感器傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回c；k2若電路控制板CPU(8)沒有接收到電磁傳感器(3)傳送來的強磁鐵B經過的信號，控制流程返回j2；自動控制系統對輸油部分的控制流程為a控制電路板CPU(8)關閉輸油泵(14)、閘門(13)和排氣閥(11)；b；控制電路板CPU(8)對儲油罐(28)內液面傳感器(7)傳送的感應信號進行邏輯判斷c當控制電路板CPU(8)接收到液面傳感器(7)傳送來的儲油罐(28)內有液體的信號時，控制電路板CPU(8)啟動輸油泵(14)、打開閘門(13)、排氣閥(11)，將液體輸送到輸油管線；並將控制流程返回b；d當控制電路板CPU(8)沒有接到液面傳感器(7)傳送來的儲油罐(28)內有液體的信號時，控制流程返回a。
全文摘要
一種自動間歇井口抽油方法及其裝置，屬於抽油方法及設備，裝置主要包括各種傳感器和鋼絲過定滑輪與活塞連接；方法是自動控制系統與裝置配合，主要步驟是電路控制板判斷制動時間是否達到設置時間若沒有達到，制動器繼續制動，否則解除制動，活塞下行；當重力傳感器信號變化時，控制電路板對活塞下行深度設定深度進行比較，同時對強磁鐵A是否過電磁傳感器進行判斷若結果是小於且無強磁鐵A經過；電路控制板將下行速度與設定速度比較若結果是大於，電機減速下行，否則繼續下行；直到活塞下行深度大於設定深度或強磁鐵A過電磁傳感器，制動器制動，電機上提活塞並停留在油管上方直到達到制動時間後，再開始下一輪抽汲並如此循環。
文檔編號E21B44/00GK101078338SQ20061008212
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月27日 優先權日2006年5月27日
發明者楊朝傑, 付尚鵬, 邱萬成 申請人:楊朝傑, 付尚鵬