申请/专利权人：大庆石油管理局有限公司;中国石油天然气集团有限公司

申请日：2023-08-15

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN117052352B

主分类号：E21B43/00

分类号：E21B43/00;G06F18/20;G01L5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2023.12.01#实质审查的生效;2023.11.14#公开

摘要：本发明涉及抽油机防护技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机的防护装置，该防护装置包括导向机构、支撑机构、检测装置和控制机构，其中检测装置包括设置在所述导向轴上且与所述导向钢缆相切的位置上的用以检测所述导向钢缆的承载应力的压力传感器；控制机构包括用以采集所述压力传感器检测的所述承载应力的数据采集模块，用以对所述数据采集模块采集的数据进行分析的数据分析模块，以及根据所述数据分析模块的分析结果确定所述防护装置工作姿态的稳定性优化模块和所述抽油机的电机的工作模式的控制执行模块；解决了对防护装置的控制精准度低，导致安全防护效率不高的问题。

主权项：1.一种塔架式抽油机防护装置，其特征在于，包括：导向机构，其包括设置在远离所述抽油机一侧的导向组件，设置在所述导向组件上的导向轴，卷绕在所述导向轴上的导向钢缆；支撑机构，其包括设置在远离所述抽油机另一侧的地面上的连接底座，设置在连接底座上的第一吊耳，安装在塔架上的第二吊耳，固定在第一吊耳和第二吊耳之间的支撑杆；检测装置，其包括设置在所述导向轴上且与所述导向钢缆相切的位置上的用以检测所述导向钢缆的承载应力的压力传感器；控制机构，其包括用以采集所述压力传感器检测的所述承载应力的数据采集模块，用以对所述数据采集模块采集的数据进行分析的数据分析模块，以及根据所述数据分析模块的分析结果确定所述防护装置工作姿态的稳定性优化模块和所述抽油机的电机的工作模式的控制执行模块；其中，所述数据分析模块根据所述导向钢缆的承载应力确定所述防护装置的工作姿态或所述抽油机的工作模式，所述数据分析模块在所述抽油机处于抽油状态下，根据所述塔架的稳定性评价值确定对所述工作模式的优化方式，并在对应优化方式下确定对所述抽油机工作模式的参数进行调节；所述数据分析模块设有在预设工作状态下根据所述承载应力与预设应力阈值的比对结果确定所述导向钢缆的承载是否超标的判断方式，第一判断方式为所述数据分析模块确定所述导向钢缆的承载未超标，同时确定所述防护装置以初始工作姿态工作，第二判断方式为所述数据分析模块确定所述导向钢缆的承载超标；其中，所述预设工作状态为抽油机处于上冲程，所述第一判断方式满足承载应力小于等于预设应力阈值，所述第二判断方式满足承载应力大于预设应力阈值；所述数据分析模块在所述导向钢缆承载超标条件下，计算所述承载应力与预设应力阈值的应力比值，并将该应力比值与预设应力比值进行比对，若应力比值小于等于预设应力比值，所述数据分析模块确定所述防护装置的工作姿态；若应力比值大于预设应力比值，所述数据分析模块确定所述抽油机的工作模式；所述数据分析模块在第一应力条件下，根据所述应力比值与预设应力比值确定所述导向组件向远离所述塔架的方向移动的距离，设定 其中，D为所述导向组件向远离所述塔架的方向移动的距离，D0为所述导向组件可在滑轨上移动的最大距离，C为应力比值，C0为预设应力比值，所述第一应力条件为应力比值大于等于预设应力比值；所述数据分析模块设有在第二应力条件下，计算所述承载应力与预设应力阈值的应力差值，以根据该应力差值与应力差值标准的比对结果确定所述抽油机的若干工作模式，其中，若干工作模式包括所述电机匀速提升抽油杆的第一工作模式和所述抽油机的电机加速提升所述抽油杆第二工作模式，第二应力条件为应力比值小于预设应力比值；所述数据分析模块在所述第一工作模式下，根据以下公式确定所述抽油机的电机匀速运行的运行速度V，设定 其中，V0为电机的初始速度；所述数据分析模块在所述第二工作模式下，根据以下公式确定所述电机变速运行的最大运行速度V1，设定 其中，η为石油油液黏度，h为液面高度；所述数据分析模块根据以下公式计算所述抽油机的电机所做变速运动的加速度a，设定 其中，Δt为所述抽油机电机转速从V0至V所经历的时长；所述数据分析模块设有在所述抽油机处于上冲程抽油状态下根据所述塔架的稳定性评价值与预设稳定性评价值的比对结果判定抽油机的电机的工作模式是否需要优化以及对所述抽油机的工作模式的优化方式，其中若干优化方式包括以第一调节系数对末速度和加速度进行调节的第一优化方式和以第二调节系数对所述末速度和加速度进行调节的第二优化方式；其中，第一优化方式满足稳定性评价值小于等于预设稳定性评价值且稳定性评价值与预设稳定性评价值的差值小于等于预设差值，第二优化方式满足稳定性评价值小于等于预设稳定性评价值且稳定性评价值与预设稳定性评价值的差值大于预设差值；所述稳定性优化模块在第一优化方式下，根据以下公式计算第一调节系数，设定 其中，F为所述压力传感器检测到的所述导向钢缆的承载应力，F0为所述导向钢缆所能承受的极限应力，A为当前风速，A0为所述导向钢缆在工作时所能承受的极限风速；所述稳定性优化模块在第二优化方式下，根据以下公式计算第二调节系数，设定 其中，B为所述塔架式抽油机油液检测仪检测到的油液杂质含量，B0为所述塔架式抽油机油液检测仪检测到的最大可含油液杂质含量；所述数据分析模块根据以下公式计算所述稳定性评价值，设定 其中，S为所述稳定性评价值，θi表示第i次历史运行数据中的偏移角度，θz为历史运行数据中的最大角度，fj表示第i次历史运行数据中的断裂应力，fz表示历史运行数据中的最大承受应力。

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