专利名称：一种油井工况分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及分析仪器，尤其涉及一种以提高油井产量、系统效率为目的，集数 据采集、生产预测、工况分析、远程计量于一体的油井生产工况分析仪。
背景技术：
在采油过程中，及时准确地了解油井的工作状况，对于提高抽油效率、降低采油成 本和提高油井的产量具有非常重大的意义。下面介绍几种现有技术中国专利CN2746121公开了一种油井生产监测控制器，包括电源、监测主板、传感 器、指挥中心模块、通信模块。现场油井的各种参数信号经过传感器传送到AD转换模块，再 通过监测主板的通信接口部分上送到通信模块与指挥中心模块无线连接进行油井生产监 测控。中国专利CN1093772公开了一种用于诊断深井泵采油井工况的深井泵采油井通 用诊断仪，它属于石油开发工程中的油井监测装置。它主要是由蓄电池供电的便携式计 算机和专用诊断电路等构成，并将其主要操作的功能器件固定设置在便携式箱体内的面板 上，通过专门的检测信号输入装置和显示器来输入检测数据、处理数据和显示待测泵的工 作状况。中国专利CN200993005公开了油田中的一种机械采油井的工况监测装置，其主要 特点是将传感器与微处理器、存储器、数据通讯模块、天文时钟通过导线连接组合在一起， 可通过互联网与上位任何地点的联网计算机进行数据通讯，使得管理者可以掌握油井采油 工况。中国专利CN201202462公开了一种油井工况监控装置，属于油井作业技术领域， 其结构由信号发生装置和信号接收显示装置组成；该油井工况监控装置能够采集油井运行息。上述现有技术普遍存在以下技术缺陷和不足1、在分析仪的核心部件方面，上面的专利均未提到油井生产工况分析专家系统， 实现分析多种因素对油井系统效率的影响；抽油机井单井系统效率分析；区块或井组的机 采系统效率统计；绘制油井宏观控制图，协助油井生产的宏观管理；油井产量、电量计量功 能；实现生产参数超限报警及设备故障报警，预测故障位置和故障原因并进行相应提示，提 供简单方便的人机界面。2、在分析仪的工况诊断方面，上面的专利没有提到应用网格法、模板法、二值法、 增量法、奖惩法、神经网络法对实时数据、多元数据及历史数据进行分析，自动识别油井的 生产工况。3、没有提到RS232接口模块、RS485接口模块、USB接口模块、802. lla/g/n通讯模 块、红外通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA通讯模块、SCDMA通讯模块、2. 4G通讯模块、3G通讯 模块、5. 8G通讯模块、WIFI通讯模块、蓝牙模块或ZigBee模块等数据传输技术在分析仪中 的应用。[0011]4、目前油田常用的油井工况监测装置一般由电源、信号发生装置和信号接收显示 装置组成。信号发生装置包括能识别设备运动状态的信号发生器、传感器、信号处理器、数 据发送模块和电源；信号接收显示装置包括信号处理器、无线接收模块、报警器、计算机。5、以往的专利实现了油井生产工况监测，数据缺乏深层次应用，除了实现数据的 基本查询、统计等功能外，数据为油井生产服务的意识不够，忽略了综合利用；需要人工通 过计算机逐井分析，不能自动识别油井的生产工况，且不能自动计算油井产液量、电量，在 现场也无法显示分析、计算结果。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种油井工况分析仪，来克服现有技术上述的缺陷和 不足。本实用新型实施例提供一种油井工况分析仪，该油井工况分析仪包括一电源，用 于提供电力；一数据传输模块，与所述电源连接，用于接收现场工况数据、发送操作指令和 回复分析处理后的数据；一中央处理器，分别与所述电源和所述数据传输模块相连接，用于 控制处理数据；一数据分析模块，与所述中央处理器相连接，用于数据分析；一存储模块， 与所述中央处理器相连接，用于存储数据。所述数据分析模块进一步包括数据采集单元，用于采集生产数据、油井基础参 数、油井信息数据以及抽油机、抽油杆、抽油泵、油管和电动机的常规数据；生产预测单元， 与所述数据采集单元相连接，用于实时显示生产参数及生产设备运行状态，生产参数超限 报警及设备故障报警，预测故障位置和故障原因并进行相应提示；工况分析单元，与所述生 产预测单元相连接，用于对工作状况数据进行分析；工况诊断单元，与所述工况分析单元相 连接，用于对工作状况数据进行诊断；远程计量单元，与所述工况分析单元相连接，用于自 动计算油井产液量、电量，并在线数显计算结果，及时掌握油井的动态变化和用电情况。所述工况分析单元包括电能参数分析单元，用于电流、电压、有功功率和无功功 率的电能参数的曲线显示与分析；功率分析单元，与所述电能参数分析单元相连接，用于对 电机功率需求进行分析；校核分析单元，与所述电能参数分析单元相连接，用于分析校核油 管、抽油杆柱的刚度、强度、稳定性；示功曲线分析单元，与所述校核分析单元相连接，用于 对抽油机井示功图曲线进行显示分析；效率分析单元，与所述示功曲线分析单元相连接，用 于对抽油机井单井系统效率进行分析；效率统计单元，与所述效率分析单元相连接，用于对 区块或井组的机采系统效率进行统计；宏观控制单元，与所述效率统计单元相连接，用于绘 制油井宏观控制图，协助油井生产的宏观管理。所述工况诊断单元包括实时数据诊断单元，用于对功图、功率图和电流图采集的 数据进行诊断从而获得油井工作状况；多元数据诊断单元，与所述实时数据诊断单元相连 接，用于根据油井基础数据与采集数据多元之间的关系，对油井的多元数据进行诊断，从而 获得油井的工作状况；历史数据诊断单元，与所述多元数据诊断单元相连接，用于与历史数 据对比诊断获得油井当前工作状况。所述生产数据包括功图、压力、温度、动液面、电流、电压、功率、功率因数、生产时 率、曲柄销子、转速、扭矩及巡井时间。所述油井基础参数包括泵径、杆柱组合、动液面、地层压力、饱和压力、油藏中深。[0020]所述生产参数包括压力、温度、载荷、扭矩、动液面、电流、电压和功率的数据。所述中央处理器为一掌上电脑，该掌上电脑包括操作系统、处理器、显示屏、内 存、存储器、通讯端口、多个接口、电源和随机附件。所述数据传输模块和所述掌上电脑之间的连接，采用RS232串口连接。所述数据传输模块为RS232接口模块、RS485接口模块、USB接口模块、802. 11a/ g/n通讯模块、红外通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA通讯模块、SCDMA通讯模块、2. 4G通讯模 块、3G通讯模块、5. 8G通讯模块、WIFI通讯模块、蓝牙模块或ZigBee模块。本实用新型具有以下有益效果本实用新型提供的一种油井工况分析仪，基于掌上电脑，携带方便，智能程度高， 提高了油井工况智能分析仪的适用性，既能采集油井工况参数，实现信息处理及故障报警， 又能提供简单方便的人机界面，参数充足直观。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图1为本实用新型的油井工况分析仪的结构示意图；图2为本实用新型的油井生产分析仪中数据分析模块的结构示意图；图3为本实用新型一实施例的数据分析模块中工况分析单元的结构示意图；图4为本实用新型一实施例的数据分析模块中工况诊断单元的结构示意图；图5A和图5B为本实用新型的油井生产分析仪的详细电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图， 对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于 解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。本实用新型实施例提供一种油井工况分析仪。下面参照图1，详细描述根据本实用 新型的油井工况分析仪的结构组成和工作方式。如图1所示，本实用新型的油井工况分析 仪包括一电源110，用于提供电力，该电源可以是一可充锂电池；一数据传输模块120，与所述电源110相连接，用于接收现场工况数据、发送操作 指令和回复分析处理后的数据；上述数据传输模块可以是RS232接口模块、RS485接口模块、USB接口模块、 802. lla/g/n通讯模块、红外通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA通讯模块、SCDMA通讯模块、 2. 4G通讯模块、3G通讯模块、5. 8G通讯模块、WIFI通讯模块、蓝牙模块或ZigBee模块，但 并不限于此，只要是本领域技术人员不付出创造性劳动就能获得的实现数据传输功能的模 块，都应包含在本实用新型的保护范围之内。—中央处理器130，分别与所述电源110和所述数据传输模块120相连接，用于 控制处理数据；在一较佳实施例中，上述中央处理器130可以为一掌上电脑，该掌上电脑包 括操作系统、处理器、显示屏、内存、存储器、通讯端口、多个接口、电源和随机附件。上述数据传输模块120和掌上电脑之间的连接，采用RS232串口连接。一数据分析模块140，与中央处理器130相连接，用于数据分析；一存储模块150，与中央处理器130相连接，用于存储数据。再请参阅图2，图2为本实用新型的油井生产分析仪中数据分析模块的结构示意 图。如图2所示，上述数据分析模块140包括数据采集单元141，用于采集的功图、压力、温度、动液面、电流、电压、功率、功率因 数、生产时率、曲柄销子、转速、扭矩及巡井时间等生产数据；泵径、杆柱组合、动液面、地层 压力、饱和压力、油藏中深(油藏中深也是油层中部深度，即油水井井口至射孔井段(顶部 至底部)1/2处。)等油井基础参数；抽油机、抽油杆、抽油泵、油管、电动机等常规数据；厂、 队、作业区等油井信息数据。生产预测单元142，与上述数据采集单元141相连接，用于在线显示压力、温度、载 荷、扭矩、动液面、电流、电压、功率等各种生产参数及泵、机等生产设备运行状态；实现生产 参数超限报警及设备故障报警，预测故障位置和故障原因并进行相应提示。工况分析单元143，与所述生产预测单元142相连接，用于对工作状况数据进行分 析；工况诊断单元144，与所述工况分析单元143相连接，用于对工作状况数据进行诊 断；远程计量单元145，用于自动计算油井产液量、电量，并在线数显计算结果，能及时 掌握油井的动态变化和用电情况。再请参阅图3，图3为本实用新型一实施例的数据分析模块中工况分析单元143的 结构示意图；如图3所示，工况分析单元143包括电能参数分析单元1431，用于电流、电压、有功功率和无功功率的电能参数的曲线 显示与分析；功率分析单元1432，与所述电能参数分析单元1431相连接，用于对电机功率需求 进行分析；校核分析单元1433，与所述电能参数分析单元1432相连接，用于分析校核油管、 抽油杆柱的刚度、强度、稳定性；示功曲线分析单元1434，与所述校核分析单元1433相连接，用于对抽油机井示功 图曲线进行显示分析；效率分析单元1435，与所述示功曲线分析单元1434相连接，用于对抽油机井单井 系统效率进行分析；效率统计单元1436，与所述效率分析单元1435相连接，用于对区块或井组的机采 系统效率进行统计；宏观控制单元1437，与所述效率统计单元1436相连接，用于绘制油井宏观控制 图，协助油井生产的宏观管理。在一较佳实施例中，上述工况分析单元143还可以包括抽油机井下诊断与泵功 图计算单元；对油井工况进行诊断，自动识别油井故障的识别单元；分析多种因素对油井 系统效率影响的效率影响分析单元等。再请参阅图4，图4为本实用新型一实施例的数据分析模块中工况诊断单元144的结构示意图，如图4所示，工况诊断单元144包括实时数据诊断单元1441，用于对功图、功率图和电流图采集的数据进行诊断从而 获得油井工作状况；多元数据诊断单元1442，与所述实时数据诊断单元1441相连接，用于根据油井基 础数据与采集数据多元之间的关系，对油井的多元数据进行诊断，从而获得油井的工作状 况；历史数据诊断单元1443，与所述多元数据诊断单元1442相连接，用于与历史数据 对比诊断获得油井当前工作状况。再请参阅图5A和图5B，图5A和图5B是本实用新型的油井生产分析仪的详细电 路图，其中两部分之间的连接请参考线路的编号，相同编号线路的相连。具体实现本实用新 型，参照附图即可。由此，本实用新型具有的优点如下1、基于掌上电脑的油井工况分析仪，智能、便携。2、提高油井工况智能分析仪的适用性，携带方便，既能采集油井工况参数，实现信 息处理及故障报警，又能提供简单方便的人机界面，参数充足直观。3、把信息带到工作现场，油井工况智能分析仪以直观的文本、图形、曲线、表格界 面显示参数的变化情况及趋势情况。可随时浏览各油井的生产数据、电量计量、液量计量、 工况诊断、优化设计等结果，查询有关生产报表及分析结果。强化了现场操作，提高了油井 的生产管理水平。4、为油井工况智能分析仪的数据传输提供多种传输方式，可以在不同的地区选择 质优价廉的网络服务。5、油井工况智能分析仪成果数据高度集成化，满足生产管理层、生产技术层、操作 层三个层面用户的信息集成与共享需求；保障高层管理人员准确、及时获取相关数据，提高 管理决策的准确性和及时性；提高信息资源的综合利用率，为科学决策提供可靠依据，进而 降低成本，提高工作效率和经济效益。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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权利要求一种油井工况分析仪，其特征在于，该油井工况分析仪包括一电源，用于提供电力；一数据传输模块，与所述电源连接，用于接收现场工况数据、发送操作指令和回复分析处理后的数据；一中央处理器，分别与所述电源和所述数据传输模块相连接，用于控制处理数据；一数据分析模块，与所述中央处理器相连接，用于数据分析；一存储模块，与所述中央处理器相连接，用于存储数据。
2.根据权利要求1所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述数据分析模块进一步包括数据采集单元，用于采集生产数据、油井基础参数、油井信息数据以及抽油机、抽油杆、 抽油泵、油管和电动机的常规数据；生产预测单元，与所述数据采集单元相连接，用于实时显示生产参数及生产设备运行 状态，生产参数超限报警及设备故障报警，预测故障位置和故障原因并进行相应提示； 工况分析单元，与所述生产预测单元相连接，用于对工作状况数据进行分析； 工况诊断单元，与所述工况分析单元相连接，用于对工作状况数据进行诊断； 远程计量单元，与所述工况分析单元相连接，用于自动计算油井产液量、电量，并在线 数显计算结果，及时掌握油井的动态变化和用电情况。
3.根据权利要求2所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述工况分析单元包括电能参数分析单元，用于电流、电压、有功功率和无功功率的电能参数的曲线显示与分析；功率分析单元，与所述电能参数分析单元相连接，用于对电机功率需求进行分析； 校核分析单元，与所述电能参数分析单元相连接，用于分析校核油管、抽油杆柱的刚 度、强度、稳定性；示功曲线分析单元，与所述校核分析单元相连接，用于对抽油机井示功图曲线进行显 示分析；效率分析单元，与所述示功曲线分析单元相连接，用于对抽油机井单井系统效率进行 分析；效率统计单元，与所述效率分析单元相连接，用于对区块或井组的机采系统效率进行 统计；宏观控制单元，与所述效率统计单元相连接，用于绘制油井宏观控制图，协助油井生产 的宏观管理。
4.根据权利要求2所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述工况诊断单元包括 实时数据诊断单元，用于对功图、功率图和电流图采集的数据进行诊断从而获得油井工作状况；多元数据诊断单元，与所述实时数据诊断单元相连接，用于根据油井基础数据与采集 数据多元之间的关系，对油井的多元数据进行诊断，从而获得油井的工作状况；历史数据诊断单元，与所述多元数据诊断单元相连接，用于与历史数据对比诊断获得 油井当前工作状况。
5.根据权利要求2所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述生产数据包括功图、压力、温度、动液面、电流、电压、功率、功率因数、生产时率、曲柄销子、转速、扭矩及巡井时间。
6.根据权利要求2所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述油井基础参数包括泵 径、杆柱组合、动液面、地层压力、饱和压力、油藏中深。
7.根据权利要求2所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述生产参数包括压力、温 度、载荷、扭矩、动液面、电流、电压和功率的数据。
8.根据权利要求1所述的油井工况分析仪，其特征在于，所述中央处理器为一掌上电 脑，该掌上电脑包括操作系统、处理器、显示屏、内存、存储器、通讯端口、多个接口、电源和 随机附件。
9.根据权利要求8所述的油井工况分析仪，其特征在于所述数据传输模块和所述掌 上电脑之间的连接，采用RS232串口连接。
10.根据权利要求1所述的油井工况分析仪，其特征在于所述数据传输模块为RS232 接口模块、RS485接口模块、USB接口模块、802. lla/g/n通讯模块、红外通讯模块、GPRS通 讯模块、CDMA通讯模块、SCDMA通讯模块、2. 4G通讯模块、3G通讯模块、5. 8G通讯模块、WIFI 通讯模块、蓝牙模块或ZigBee模块。
专利摘要本实用新型涉及一种油井工况分析仪，该油井工况分析仪包括一电源，用于提供电力；一数据传输模块，与所述电源连接，用于接收现场工况数据、发送操作指令和回复分析处理后的数据；一中央处理器，分别与所述电源和所述数据传输模块相连接，用于控制处理数据；一数据分析模块，与所述中央处理器相连接，用于数据分析；一存储模块，与所述中央处理器相连接，用于存储数据。本实用新型的油井工况分析仪，综合了油井的功图、压力、井身结构、温度、电参数、历史数据等多元数据进行数据分析、工况诊断及产液量计算的分析仪，携带方便，实现信息处理及故障报警，工作效率高，提高了油井的生产管理水平，也为油田地面流程简化优化提供了技术保障。
文档编号E21B47/12GK201606065SQ20102916601
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者周建华, 贺得才 申请人:北京迪思数软技术开发有限公司