抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法与系统技术方案

本发明专利技术抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法与系统属于采油工程领域；该方法提出了曲柄整周运行采用工频驱动方式，曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行采用变频驱动方式；该系统设置有共输入共输出的工频回路和变频回路，所述工频回路和变频回路的输入端连接工频供电线路，输出端连接抽油机的驱动电机；在变频回路上设置有变频器；在工频回路和变频回路外，还设置有运行控制单元；本发明专利技术不仅给出了抽油机非常规工作制度下的电机驱动手段，而且能够在实际生产冲次需求不等于工频冲次的情况下，减少变频驱动的实际工作时间、降低变频器的工作强度，有效改善变频器的散热条件，延长变频器的设备寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法与系统属于采油工程领域。
技术介绍
采油过程中，如果低产井供液不足，就需要降低单井理论排量。由于游梁式抽油机常规运行工作制度限定在曲柄连续整周运动，因此只能通过降低全过程运行冲次或采用间抽工作制度来降低单井理论排量。然而，降低全过程运行冲次会存在柱塞泵漏失率逐渐增大的问题，以及电机驱动效率随电机转速降低而下降的问题；采用间抽工作制度又会浪费大量人力物力和财力。针对降低单井理论排量的技术需求，并且为了克服降低全过程运行冲次和间抽工作制度的技术问题，申请号为201510783876.2的专利技术专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机非抽汲运行方法》，以及申请号为201510838831.0的专利技术专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机动态变冲程运行方法》，均突破了游梁式抽油机仅存在曲柄连续整周运动一种运行方式的技术偏见，通过曲柄的非整周摇摆式运动，实现在不停机的情况下的无抽汲或有抽汲运行，将传统曲柄连续整周运动与这两项专利提出的曲柄非整周运动相结合，将能够合理降低单井理论排量，同时克服降低全过程运行冲次中柱塞泵漏失率增大、电机驱动效率下降的问题，以及间抽工作制度浪费大量人力物力和财力的问题。在上述思想下，申请号为201610326037.2的专利技术专利《一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法》将曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、以及曲柄非整周无抽汲运行相结合，并给出了这三种工作制度的组合方案，即如何根据周期内的理论整抽数来分配三种工作制度的次数、持续时间等参数的方案。突破游梁式抽油机仅存在曲柄连续整周运动一种运行方式的技术偏见，将曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、以及曲柄非整周无抽汲运行相结合，需要改变用于驱动曲柄的电机的传统驱动方式作支持，然而，无论是申请号为201510783876.2的专利技术专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机非抽汲运行方法》，还是申请号为201510838831.0的专利技术专利《基于曲柄非整周运动的游梁式抽油机动态变冲程运行方法》，以及申请号为201610326037.2的专利技术专利《一种游梁式抽油机工作制度组合运行方法》的专利技术专利，都没有涉及如何实现曲柄整周运行、非整周有抽汲运行、以及非整周无抽汲运行相结合，这种非常规工作制度下的电机驱动手段。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法与系统，该电机驱动方法与系统不仅给出了如何实现曲柄整周运行、非整周有抽汲运行、以及非整周无抽汲运行相结合，这种非常规工作制度下的电机驱动手段，而且能够在实际生产冲次需求不等于工频冲次的情况下，减少变频驱动的实际工作时间、降低变频器的工作强度，有效改善变频器的散热条件，延长变频器的设备寿命。本专利技术的目的是这样实现的：抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，在抽油机不停机状态下，完成曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、和曲柄非整周无抽汲运行之间的切换；其中，曲柄整周运行采用工频驱动方式，曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行采用变频驱动方式。上述抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，变频驱动向工频驱动切换的方法为：首先采用变频驱动方式驱动抽油机进行曲柄非整周运行，通过调整曲柄非整周运行过程中摆动幅度的途径调控抽油机机械系统所积累的机械能，从而使电机在双向运动中的峰值转速得到不断调整，当电机沿工频驱动顺向上的转速落入包括电机工频额定转速的邻域内时，将变频驱动切换为工频驱动；工频驱动向变频驱动切换的方法为：首先断开工频驱动，使抽油机进入自由运行状态，当电机转速落入包括预定的电机转速的邻域内，转入变频驱动。一种实现上述抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法的抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统，设置有共输入共输出的工频回路和变频回路，所述工频回路和变频回路的输入端连接工频供电线路，输出端连接抽油机的驱动电机；在变频回路上设置有变频器；在工频回路和变频回路外，还设置有运行控制单元；所述工频回路用于使电机驱动曲柄整周运行；所述变频回路用于使电机驱动曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行；所述运行控制单元用于接收来自变频器通过分析运算给出的电机转速信号，并根据电机转速实施变频器对电机的驱动控制，或改变工频回路和变频回路的通断。一种实现上述抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法的抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统，设置有共输入共输出的工频回路和变频回路，所述工频回路和变频回路的输入端连接工频供电线路，输出端连接抽油机的驱动电机；在变频回路上设置有变频器；在工频回路和变频回路外，还设置有运行控制单元；还包括安装在电机上的电机转速传感器；所述工频回路用于使电机驱动曲柄整周运行；所述变频回路用于使电机驱动曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行；所述电机转速传感器用于监测电机转速，并将监测数据直接发送给运行控制单元或通过变频器发送给运行控制单元；所述运行控制单元用于接收电机转速信号，并根据电机转速实施变频器对电机的驱动控制，或改变工频回路和变频回路的通断。以上抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统，还包括与工频回路相并联的工频启动回路，所述工频启动回路上串接有防浪涌电抗器、分压电阻或自动调压器件；变频驱动向工频驱动切换的流程为：断开变频回路、接通工频启动回路、接通工频回路、断开工频启动回路；工频驱动向变频驱动切换的流程为：断开工频回路、接通变频回路。以上抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统，所述变频器的额定功率小于电机的额定功率。有益效果：第一、本专利技术提出曲柄整周运行采用工频驱动方式，曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行采用变频驱动方式，给出了如何实现曲柄整周运行、非整周有抽汲运行、以及非整周无抽汲运行相结合，这种非常规工作制度下的电机驱动手段。第二、对于实际生产冲次需求不等于工频冲次的油井，虽然也有在抽油机上加装有变频驱动装置的设计，而且，这些变频驱动装置往往也设置有工频回路，但是在现有技术中，工频回路仅作为备用回路，只有在变频驱动出现故障或修井作业这两种极特殊情况下，才会临时使用工频驱动，而在其他情况下，则完全使用变频驱动；即工频驱动不作为正常工作状态；而本专利技术与这种带有工频回路的变频驱动装置相比，本质区别在于，在实际生产冲次需求不等于工频冲次的情况下，将工频驱动与变频驱动相结合，并且采用工频驱动方式驱动曲柄整周运行，可以减少变频驱动的实际工作时间、降低变频器的工作强度，有效改善变频器的散热条件，延长变频器的设备寿命。附图说明图1是本专利技术抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统的第一种结构示意图。图2是本专利技术抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统的第二种结构示意图。图3是本专利技术抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统的第三种结构示意图。图4是启动回路的第一种电路结构示意图。图5是启动回路的第二种电路结构示意图。图6是启动回路的第三种电路结构示意图。图7是启动回路的第四种电路结构示意图。具体实施例下面结合附图对本专利技术具体实施例作进一步详细描述。具体实施例一本实施例是抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法实施例。本实施例的抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，在抽油机不停机状态下，完成曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、和曲柄非整周无抽汲运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，其特征在于，在抽油机不停机状态下，完成曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、和曲柄非整周无抽汲运行之间的切换；其中，曲柄整周运行采用工频驱动方式，曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行采用变频驱动方式。

【技术特征摘要】
1.抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，其特征在于，在抽油机不停机状态下，完成曲柄整周运行、曲柄非整周有抽汲运行、和曲柄非整周无抽汲运行之间的切换；其中，曲柄整周运行采用工频驱动方式，曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行采用变频驱动方式。2.根据权利要求1所述的抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法，其特征在于，变频驱动向工频驱动切换的方法为：首先采用变频驱动方式驱动抽油机进行曲柄非整周运行，通过调整曲柄非整周运行过程中摆动幅度的途径调控抽油机机械系统所积累的机械能，从而使电机在双向运动中的峰值转速得到不断调整，当电机沿工频驱动顺向上的转速落入包括电机工频额定转速的邻域内时，将变频驱动切换为工频驱动；工频驱动向变频驱动切换的方法为：首先断开工频驱动，使抽油机进入自由运行状态，当电机转速落入包括预定的电机转速的邻域内，转入变频驱动。3.一种实现权利要求1所述抽油机非常规工作制度下的电机驱动方法的抽油机非常规工作制度下的电机驱动系统，其特征在于，设置有共输入共输出的工频回路和变频回路，所述工频回路和变频回路的输入端连接工频供电线路，输出端连接抽油机的驱动电机；在变频回路上设置有变频器；在工频回路和变频回路外，还设置有运行控制单元；所述工频回路用于使电机驱动曲柄整周运行；所述变频回路用于使电机驱动曲柄非整周有抽汲运行和曲柄非整周无抽汲运行；所述运行控制单元用于接收来自变频器通过分析运算给...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨野，王林，张敏，韩名廷，孙延安，孙春龙，王国庆，巩宏亮，张捷，邢文，魏峰，张德实，李金源，刘成林，万飞飞，陈云龙，
申请(专利权)人：大庆油田有限责任公司，哈尔滨索菲电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23