基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统

技术领域

本发明实施例涉及石油智能化开采技术领域，尤其涉及一种基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统。

背景技术

油气田是指受单一局部构造单位所控制的同一面积内的油藏、气藏、油气藏的总和。如果在这个局部构造范围内只有油藏，称为油田；为了将这些石油资源开采收集，在开采原油时需要使用石油开采用设备对其进行钻探抽。在石油开采领域，石油开采设备一般有两种，一是抽油机，二是螺杆泵。但是无论是抽油机还是螺杆泵，普遍存在无法智能排除砂卡砂埋，无法自动实现转子磨损补偿，采油效率低，无法智能化监控采油过程相关数据，使用寿命短，采油成本高，安全和稳定性差，很多采油环节依然还是依靠人工经验处理，智能化程度低等问题，无法满足采油设备智能化发展的需要。

以上问题亟待解决。

发明内容

为解决相关技术问题，本发明提供一种基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统，包括：中央控制系统、扭矩传感器系统、升降传感器系统、称量传感器系统以及计压传感器系统；所述中央控制系统与扭矩传感器系统、升降传感器系统、称量传感器系统、计压传感器系统连接；所述扭矩传感器系统连接驱动电机，实时获取全金属锥形螺杆泵转子的扭矩数据，并输出给中央控制系统处理；所述升降传感器系统与升降电机连接，用于根据中央控制系统输出的控制指令，执行响应的升降动作，调节全金属锥形螺杆泵转子的升降；所述称量传感器系统一方面用于将称量数据输出给中央控制系统，实时计算并显示动液面高度；另一方面用于将称量数据输出给中央控制系统，中央控制系统根据称量数据确定控位器的脱离点位和接触点位：所述计压传感器系统用于在中央控制系统控制下闭压测试泵效，并将采集的包括但不限于压力、温度、计时数据发送给中央控制系统处理。

作为一种可选的实施方式，所述基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统，还包括电力控制系统；所述电力控制系统用于根据收到的实时数据对各用电系统作出功能指令性输配电、切电以及终极安全指令。

作为一种可选的实施方式，所述基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统，还包括终极安全系统；所述终极安全系统包括扭矩失控安全系统；所述扭矩失控安全系统与所述中央控制系统连接，用于在扭矩超载失控时，利用电阻阻止电机高速反转，并把将反转控制在安全转速，使其缓慢进行扭矩卸载和井下传递上来的高扭力形成反作用力，抽油杆不会脱杆，直至扭矩归零。

作为一种可选的实施方式，所述终极安全系统还包括震动安全系统；所述震动安全系统用于实时采集井上设备的振动、抖动及晃动数据，并在判定异常时发出预警或控制停机。

作为一种可选的实施方式，所述扭矩失控安全系统安装在中央控制系统的控制柜反面，其由n个电阻器组成。

作为一种可选的实施方式，所述称量传感器系统具体用于采集动态净重、静态净重，中央控制系统根据所述动态净重和静态净重计算液体举升净重，根据液体举升净重和液体每米净重计算出动液面高度。

作为一种可选的实施方式，所述扭矩传感器系统包括但不限于驱动电机、动力线、变频传感器、处理器以及电阻器；所述升降传感器系统包括但不限于升降机、升降电机、传感器、电线、信号线、变频器以及处理器，所述传感器设置于所述升降电机的尾部，根据升降机和升降电机的转速比，实时计算并反馈升降机的位置。

作为一种可选的实施方式，所述计压传感器系统由安装在井口的包括但不限于自动闭压阀、压力传感器、电线、信号线、处理器组成，每次闭压的限定时间内压力上升的速度和限值为判断泵效是否合格、定转子是否磨损、是否需要调整补偿的依据。

作为一种可选的实施方式，所述中央控制系统预设有全智能操控模式、人工操控模式和远程操控模式，根据用户输入的切换指令实现全智能操控模式、人工操控模式、远程操控模式的切换；所述中央控制系统还用于同步记录、传输系统所有收集到的各种井况数据、调试数据、生产数据、预警数据、修正数据、操控数据以及其它所有数据，并将其存储到远程数据终端。

作为一种可选的实施方式，所述中央控制系统还用于根据地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系，设置相应的动液面高度和产量区间，实现采油量最大化。

本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统优点如下：一、可以实时采集及存储各种井况数据、调试数据、生产数据、预警数据、修正数据、操控数据以及其它所有数据，并将其存储到远程数据终端；二、实现了全金属锥形螺杆泵转子磨损的实时预警和精确补偿，补偿后泵效如新，大幅延长了螺杆泵的使用寿命；三、实现了砂卡砂埋的自动预防和排除，有效全面的解决了螺杆泵的砂卡砂埋问题；四、根据地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系，设置相应的动液面高度和产量区间，实现采油量最大化。本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统真正意义上实现了采油设备的智能化，降低了采油整体成本，提高了采油效率，节省了人力人工，安全可靠，适宜推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明及理解本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明背景技术、实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统结构框图；

图2为本发明实施例二提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，图1为本发明实施例一提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统结构框图。

本实施例中基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统100包括：中央控制系统101、扭矩传感器系统102、升降传感器系统103、称量传感器系统104以及计压传感器系统105；所述中央控制系统101与扭矩传感器系统102、升降传感器系统103、称量传感器系统104、计压传感器系统105连接；所述扭矩传感器系统102连接驱动电机，实时获取全金属锥形螺杆泵转子的扭矩数据，并输出给中央控制系统101处理；所述升降传感器系统103与升降电机连接，用于根据中央控制系统101输出的控制指令，执行响应的升降动作，调节全金属锥形螺杆泵转子的升降；所述称量传感器系统104一方面用于将称量数据输出给中央控制系统101，实时计算并显示动液面高度；另一方面用于将称量数据输出给中央控制系统101，中央控制系统101根据称量数据确定控位器的脱离点位和接触点位：所述计压传感器系统105用于在中央控制系统101控制下闭压测试泵效，并将采集的包括但不限于压力、温度、计时数据发送给中央控制系统101处理。

本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统100可以实时采集及存储各种井况数据、调试数据、生产数据、预警数据、修正数据、操控数据以及其它所有数据，并将其存储到远程数据终端。本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统100通过中央控制系统101、扭矩传感器系统102、升降传感器系统103、控位器等的配合，可以实现全金属锥形螺杆泵转子磨损的实时预警和精确补偿，补偿后泵效如新，大幅延长了螺杆泵的使用寿命；实现了砂卡砂埋的自动预防和排除，有效全面的解决了螺杆泵的砂卡砂埋问题。

实施例二

如图2所示，图2为本发明实施例二提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统结构框图。

本实施例中基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200包括：中央控制系统201、扭矩传感器系统202、升降传感器系统203、称量传感器系统204、计压传感器系统205、电力控制系统206以及终极安全系统207。在本实施例中所述扭矩传感器系统202、升降传感器系统203、称量传感器系统204、计压传感器系统205、电力控制系统206以及终极安全系统207与中央控制系统201连接。

示例性的，在本实施例中所述扭矩传感器系统202连接驱动电机，实时获取全金属锥形螺杆泵转子的扭矩数据，并输出给中央控制系统201处理。

具体的，所述扭矩传感器系统202是连接在驱动电机(主电机)和中央控制习题之间一个传感器系统。在具体应用中，所述扭矩传感器系统202包括但不限于驱动电机、动力线、变频传感器、处理器、电阻器，其中，除了驱动电机和电线以外，全部集成于中央控制系统201的控制柜，在本实施例中扭矩传感器系统202除了终极安全系统207外不与其它系统共用。所述驱动电机处在地面设备的顶端位置，其旋转启动时带动传动轴承箱输出扭矩。静止时，首先在中央控制系统201的触摸屏的扭矩界面根据井深输入正常生产需要的扭矩区间、上下预警值、极限卸载值等。中央控制系统201根据驱动电机和变频传感器传回的实时数据、程序预设的数据等，对设备的各运转单位作出指令。同时，系统的实时数据在中央控制系统201的中央屏幕上集中数据界面实时显现。

示例性的，在本实施例中所述升降传感器系统203与升降电机连接，用于根据中央控制系统201输出的控制指令，执行响应的升降动作，调节全金属锥形螺杆泵转子的升降。

具体的，升降传感器系统203是连接在升降电机和中央控制系统201之间的一个传感器系统。在本实施例中所述升降传感器系统203包括但不限于、升降电机、传感器、电线、信号线、变频器、处理器。其中，所述升降机包括但不限于变速器、涡轮箱、升降丝杠。所述传感器设置在在升降电机的尾部，根据升降机和升降电机的转速比，实时反馈升降机的位置。具体的，升降传感器系统203处在地面设备的中心位置，在主电机带动传动轴承箱转动抽油杆和泵运转时，升降传感器系统203在中央控制系统201的指令下带动它们整体升降，起到控制全金属锥形螺杆泵的定转子间隙、泵效、排沙、卸载扭矩等功能。

需要说明的是，新装泵启动前调试时，要首先在中央控制系统201的控制柜屏幕的手动界面的给定位置上，输入一个合理的给定位置数字，再点击一下位置确认，待升降机运转到位后，以此位置来点击设定零位，以后的升降机升降都以零位来定正负数值。其中，具体应用中，所述给定位置数字一般以称量传感器系统204显示的最重的位置再减少200-500公斤为准，但要确保轴承箱的下口有10-20mm的间隙余量，以防升降机下降到零位时轴承箱撞击，另外，控位器也是以此零位为下定点向上来回调节。在本实施例中升降传感器系统203正常情况下只是接受中央控制系统201的指令，根据指令作出升降运动，并向中央控制系统201汇报自己的位置(以上述零位为定位，可以通过传感器直接获得数据)，同时在中央控制系统201的中央屏幕集中数据界面实时显示。

示例性的，在本实施例中所述称量传感器系统204一方面用于将称量数据输出给中央控制系统201，实时计算并显示动液面高度；另一方面用于将称量数据输出给中央控制系统201，中央控制系统201根据称量数据确定控位器的脱离点位和接触点位。

具体的，所述称量传感器系统204包括但不限于称、信号线、载荷传感器、处理器等。载荷传感器负责采集实时载荷并反馈；称的位置设置在升降机下面，一般必须和升降机、控位器的限位器一起共同作用才有效。设备装井后开始生产前调试时，首先需要根据称量数据来确定控位器的脱离点位和接触点位，并以此为标的，为控位器的精准调节提供数据支撑和机械行程余量。当升降机静态调试，如果举升时井下控位器脱离了接触，则此时升降机将承托起整个传动轴承箱、抽油杆、转子等生产系统的静态重量，同时，这个重量也自然压在了称量传感器系统204上，并会同步把数据在中央屏幕上实时显示。具体的，如果此时升降机继续上升但称量显示没有什么变化波动，则可以确认控位器脱离了接触，这时的重量也是静态时最重的。当确认控位器脱离接触时，再缓慢下降升降机，并确定在称量显示最重时和变轻时的升降机的大概位置，如果反复三遍重量变化的在升降机的位置没变，则可以确认限位器脱离和接触的基本位置，这时，在实际应用中升降机应该再下降200～500公斤左右的位置，以压实限位器的弹簧虚位，达到正式生产位置。需要说明的是，此处和限位时接触部的高速钢有关，如果不把弹簧压实，接触部会产生虚接触磨损，如果压实了则限位器本身的承重轴承会旋转，接触部会减少磨损，增加控位器寿命。称量传感器系统204的重量显示和限位器系统的承载是相反的，每当称量数值增加时，则井下限位器的承载必然减轻，如果称量数值减少，则限位器正好相反，而且无论静态还是动态，其理论数值应该保持一致。

在本实施例中所述称量传感器系统204具体用于采集动态净重、静态净重，中央控制系统201根据所述动态净重和静态净重计算液体举升净重，根据液体举升净重和液体每米净重计算出动液面高度。具体的，在本实施例中中央控制系统201与称量传感器系统204配合，实时计算并显示动液面高度(指地面到液面的高度)和沉没度(指设备在液面以下的深度)，一般误差<5％，具体如下：(1)根据设备调试时称量传感器系统204的最重显示(静态)，确认传动齿轮箱+升降机(全套)+抽油杆+转子的设备净重(重量含沉没度液体浮力)。其中，以上这些设备是称量传感器系统204承重的全部设备。(2)根据设备生产时称量传感器系统204的最重显示(动态，含满管液体)，确认设备生产时的动态净重(含设备沉没度液体浮力)。(3)动态净重－静态净重＝液体举升净重(动态和静态的沉没度浮力相抵消)。(4)液体举升净重÷液体每米净重＝动液面高度。(此处液体以水为综合标准)其中，抽油杆每米质量计算公式如下：W＝πr

示例性的，在本实施例中所述计压传感器系统205用于在中央控制系统201控制下闭压测试泵效，并将采集的包括但不限于压力、温度、计时数据发送给中央控制系统201处理。

具体的，在本实施例中所述计压传感器系统205由安装在井口的自动闭压阀、压力传感器、电线、信号线、处理器等组成。工作时，首先，在中央控制系统201的中央屏幕上的计压传感器界面，输入每次闭压的限定时间内，压力上升的速度和限值，以作为泵效是否合格、定转子是否磨损、是否需要调整补偿的重要依据。例如，正常要求闭压时的井口压力，在100转的标准转速时，5分钟内达5兆帕，就能满足生产要求了。一旦上5兆帕，就要停止闭压，防止管道承受不住压力发生安全事故。如果数据不达标，就要调整泵效。中央控制系统201根据需要，指令闭压阀闭压测试泵效，压力传感器把实时压力、温度、计时等数据以及日常生产时的数据传输给中央控制系统201。中央控制系统201根据得到的数据以作为向其它各单位发出指令的重要依据。

示例性的，在本实施例中所述基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200还包括计量检测系统208。所述计量检测系统208由安装在井口计量检测仪、电线、信号线、变频器、处理器等组成，它能够对流经的液体介质作出流量、含水量、粘度等，作出实时具体的分析检测，并同步把检测数据传输给中央控制系统201，作为系统综合判断和发出指令的重要依据。需要说明的是，计量检测系统208采集的一些数据例如油水比例数据、出液量等，也可通过人工记录观察计算获得，并不局限于采用计量检测系统208。

示例性的，在本实施例中所述基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200，还包括电力控制系统206；所述电力控制系统206用于根据收到的实时数据对各用电系统作出功能指令性输配电、切电以及终极安全指令。具体的，在本实施例中所述电力控制系统206负责整个采油设备的电力输配送、切换、变压、变频等功能的集中处理，是一套符合油田或其它开采环境安装和全天候使用的控制系统。在本实施例中所述电力控制系统206包括但不限于电线、电源总阀、电源管理器、主副变频器、断路器、IPC控制器、保护器、接触器、多功能电表、处理器等。

示例性的，在本实施例中所述基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200还包括终极安全系统207；所述终极安全系统207包括扭矩失控安全系统2071；所述扭矩失控安全系统2071与所述中央控制系统201连接，用于在扭矩超载失控时，利用电阻阻止电机高速反转，并把将反转控制在安全转速，使其缓慢进行扭矩卸载和井下传递上来的高扭力形成反作用力，抽油杆不会脱杆，直至扭矩归零。示例性的，在本实施中所述扭矩失控安全系统2071安装在中央控制系统201的控制柜反面，其由n个电阻器组成，反应灵敏。具体应用中，在极端情况下，假如遇到扭矩瞬间超载失控，中央控制系统201来不及处理，驱动电机已经因超载而自动停机，会因此引发电机瞬间高速反转，使得抽油杆脱杆甚至轴承箱甩飞，这时，中央控制系统201将启动扭矩失控安全系统2071，电阻器利用电阻能力阻止电机高速反转，并能把反转控制在安全转速例如60转/分钟，使其既能慢慢把扭矩卸载，又能和井下传递上来的高扭力形成反作用力，使得抽油杆只会越来越紧，不会脱杆更不会飞车，直到扭矩归零。

示例性的，在本实施例中所述终极安全系统207还包括震动安全系统2072；所述震动安全系统2072用于实时采集井上设备的振动、抖动及晃动数据，并在判定异常时发出预警或控制停机。具体的，在本实施例中所述震动安全系统2072由安装在大架上的震动传感器、信号线等组成，为防止井上设备的螺丝松脱引起的振动、抖动、晃动等意外情况发生开发该震动安全系统2072，一旦检测到中频以上震动，将发出预警，如震动时长超过设定值，则中央控制系统201会控制自动停机。

示例性的，在本实施例中所述中央控制系统201预设有全智能操控模式、人工操控模式和远程操控模式，根据用户输入的切换指令实现全智能操控模式、人工操控模式、远程操控模式的切换；所述中央控制系统201还用于同步记录、传输系统所有收集到的各种井况数据、调试数据、生产数据、预警数据、修正数据、操控数据以及其它所有数据，并将其存储到远程数据终端。

具体的，在本实施例中中央控制系统201的核心控制部分集成于一个独立的控制柜，全称中央控制柜，控制柜内部按国际标准安装有本地电气、电子信号和控制的连接元件，具体元件如下：(1)一种全天候绝缘隔热的半封闭式控制柜，需要现场固定安装；(2)上述电力控制系统206；(3)指示灯、启急停按钮、电阻制动组件、插座等；(4)接地连接排、有固定编号的各种连接线、和所有连接线对应编号的连接端子等；(5)中央处理器、人机交互界面(触摸显示屏)、远程信息传输、算法等；(6)各传感器和设备的连接端子、编号线等。

具体的，在本实施例中中央控制系统201的全智能操控模式包括：设备装井后，需人工首先调试，在控制柜的触摸屏的各个界面，根据设定的条件输入各种数据限值等，等设备调试完毕正式开始生产后，除日常维护和监控，全过程无需人工干预。全智能程序能自动根据工作时上述各传感器反馈的各种数据，及时识别各种工况的预警，并自动处理、解除各种预警，如：泵效预警、出液量预警、液位预警、含沙预警、扭矩预警、极端安全处理等，同时把各种传感器工况数据在中央屏幕上同步显示。如遇极端情况导致停机或寿命到期情况下，需要人工干预。

具体的，在本实施例中中央控制系统201的人工操控模式包括：人工操控就是操作员在现场根据实际情况进行手动操作。在正常生产后，手动操控除了闭压环节需要人工操作机械设备，其它环节都是根据实际需求，在触摸屏上进行人工输入数字调节，因此现场操作员必须要经过正规操作培训，熟悉操作程序逻辑，并且有一定的实操经验。

具体的，在本实施例中中中央控制系统201的远程调控模式包括：该模式建立在一个远程操作平台上的一种控制方式，可以在手机或电脑上进行远程操作，远程操作界面和中央触摸屏的操作界面相同，并且所有的数据显示、操作调整都在中央系统和设备上得到同步显示、同步变更、同步执行，除了在远程闭压的方式上要选择自动闭压外，其它的操作和现场操作一样。

在本实施例中，经过研究发现，动液面除了和供液量及出液量的供求关系变化有关外，还受潮汐关系、月盈月缺的影响。下面具体说明如下：一、地球潮汐变化主要还是受月球引力影响(太阳较小)，白天为涨潮为潮，晚上为涨潮为汐，都是对涨潮是不同称呼，此起彼伏永不停息。根据对基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油设备的采油数据总结分析发现，地下液位也是和大海的潮汐变化一样，凡是正对月亮的时候，地下液位就会上涨，此时供液能力就会充足，同等条件下产量也就会增加，单位能耗会降低，而且此时加大产量也不用担心供液不足。而背对月亮的时候也会上涨，因为液体是柔性的，正对月亮的时候，受月球引力作用，地球上的液体被引力吸起而涨潮膨胀，而背对月亮的一面则受水往低处流的影响，故而也会涨潮，但同期其它地方则会落潮，落潮时地下液位就会降低，供液能力会下降，对平时供液充足的井位有影响但不大，但是如果平时供液都在不足的临界值，遇到落潮时，则会有很大的影响，严重时甚至会断供。研究发现，地下液位的涨落基本和大海的潮汐变化一样，每月初一开始上涨，直到十五、十六到达最高峰，然后开始回落，当然，有涨就有落，其它时候会相对持平或落潮，地区不同，位置不同，显示特征也有所不同，越靠近海边越明显，但同一地点地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系是确定的。

因此，在本实施例中所述中央控制系统201可以根据所处采油地点的地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系，在地下液位充足及地下液位不足时及时调整全金属锥形螺杆泵的采油策略，设置相应的动液面高度和产量区间，无论是在潮汐潮落时都能实现采油量的最大化，从而实现全天采油量的最大化。值得一提的是，基于上述地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系，以及在油田所使用的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油设备的数量，还可以实现每个油田每天采油量的精确预测，为采油管理提供数据支撑。

下面针对本实施例中基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200实现全金属锥形螺杆泵转子磨损的实时预警和精确补偿，补偿后泵效如新，大幅延长了螺杆泵的使用寿命的具体实现方案说明如下：一、监测全金属锥形螺杆泵是否发生磨损；二、若监测结果为是，则确定所述全金属锥形螺杆泵转子的磨损量；三、根据所述全金属锥形螺杆泵转子的磨损量，确定所述全金属锥形螺杆泵转子所需的补偿量；四、控制所述全金属锥形螺杆泵转子下降所述补偿量的高度，补偿所述全金属锥形螺杆泵的定转子间隙，完成对全金属锥形螺杆泵的磨损补偿。需要说明的是，所述全金属锥形螺杆泵安装于井下并包括定子和转子，所述定子设有内螺纹曲面，所述转子安装于所述定子内并且设有与所述内螺纹曲面配合的外螺纹曲面，所述内螺纹曲面和所述外螺纹曲面均为锥形螺旋结构并且锥度相同。

示例性的，在本实施例中监测全金属锥形螺杆泵是否发生磨损，包括：设置所述全金属锥形螺杆泵转子的正常开采扭矩区间；判断所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩是否低于所述正常开采扭矩区间的下限值；若判断结果为是，则判断当前油水比例下出液量的下降比例是否达到设定值；若判断结果为是，则判定所述全金属锥形螺杆泵发生磨损。

需要说明的是，因为井下状况比较复杂，而液体成分又会对扭矩产生重大的影响，因此，全金属锥形螺杆泵根据驱动电机的扭矩限值，把所有油井分为稠油井和常采井两大类，又把井深分为800米以内和800米以上两大类。

示例性的，在本实施例中常采井800米以内的，正常开采时扭矩值一般设定在80-600牛区间，低于下限值发出预警，高于上限值也会发出预警；设置扭矩报警限值例如800牛，超800牛限值发出报警并强制卸载扭矩。示例性的，在本实施例中常采井800米以上的，正常开采时扭矩值一般设定在100-800牛，低于下限值发出预警，高于上限值也会发出预警；设置扭矩报警限值例如1000牛，超1000牛限值时发出报警并强制卸载扭矩。示例性的，在本实施例中稠油井800米以内的，正常开采时扭矩值一般设定在100-900牛，低于下限值发出预警，高于上限值也会发出预警；设置扭矩报警限值例如1000牛，超1000牛限值时系统会报警并强制卸载扭矩。示例性的，在本实施例中稠油井800米以上的，正常开采时扭矩值一般会设定在120-900牛，低于下限值发出预警，高于上限值也会发出预警；设置扭矩报警限值为达到限值的99％(电机的扭矩限值一般在1050-1500牛之间)前会发出报警并强制卸载扭矩。

示例性的，在本实施例中若所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩低于所述正常开采扭矩区间的下限值，驱动电机将及时向中央控制柜反馈，提供预警，并执行如下操作：首先，根据安装在井口的液量比例感应器定时传回的出液量和油水比例数据或人工反馈的实时采油数据，判断出液量是否正常，若出液量正常，则解除此次预警；其次，如果出液量低于正常值，则判断出液量的下降比例；示例性的，在本实施例中将出液量的下降比例从小到大设置为1级、2级、3级，判断当前油水比例下出液量的下降比例是否达到3级，若未达到3级，则控制驱动电机加快转速，直到达到设定的出液量范围。其中，在本实施例中1级、2级一般设定为整体出液量正常值的1/3以内。第三，如果当前油水比例下出液量的下降比例达到3级，而且驱动电机加快的转速与泵口径出液量不成正比，则控制安装在井口的自动闭压阀进行自动闭压测试泵效，如压力显示不能在规定时间内达到设定数值(例如，一般设定5分钟内井口闭压压力达5mpa)，则证明所述全金属锥形螺杆泵发生磨损，所述全金属锥形螺杆泵的定转子间隙变大，泵效下降，则需要控制升降传感器系统203使控位器的限位器降低位置，使转子下降位置，定转子重新恢复间隙配合，恢复最佳泵效。

需要说明的是，开始调整位置时会首先关闭闭压阀，然后调整转速，使转速恢复初始正常开采的转速，以便下一步精准调试到初始泵效。根据下文，升降传感器系统203与控位器配合的工作原理，例如，中央控制系统201指令升降传感器系统203每升降7次作为一次调节循环，调节器的螺纹会往下旋一圈，放转子下降2mm。升降传感器系统203每一次调节循环后，会停止设定时间例如5分钟，以便让闭压阀的传感器传出稳定的定时数据。如此往复，直到闭压泵效达到初始的设定的正常值，升降传感器系统203才停止工作。因为闭压时的扭矩必然会高于正常生产时，所以闭压时扭矩会自动以驱动电机的限值为限值。闭压测试达标后，闭压阀自动打开，全金属锥形螺杆泵重新开始开采，中央控制系统201根据实时动液面的高度，重新确定出液量和扭矩，以求调整后的泵达到新泵的效果，如果需要，还需进行复核调试。示例性的，在本实施例中，中央控制系统201之所以根据实时动液面的高度，重新确定出液量和扭矩，是因为动液面每下降100米，则需要增加1mpa的推力，扭矩就要增加20-30牛，油水比例中油含量每增加10％，出液量就要相应减少10-20％，扭矩也要增加20-50牛。

示例性的，在本实施例中确定所述全金属锥形螺杆泵转子的磨损量；根据所述全金属锥形螺杆泵转子的磨损量，确定所述全金属锥形螺杆泵转子所需的补偿量，具体包括：

在本实施例中，若确定所述全金属锥形螺杆泵转子发生磨损，则出液量每低于设定的正常值10％，升降传感器系统203控制转子位置下降补偿2mm。在本实施例中，若确定所述全金属锥形螺杆泵转子发生磨损，则扭矩每低于所述正常开采扭矩区间的下限值10％，升降传感器系统203控制转子位置下降补偿2mm。若初次调整后存在误差例如10％，则中央控制系统201将会根据结果自动复测。若补偿后泵效达不到设定的正常值，则中央控制系统201将在自动检测后，做二次调整补偿，直到达标。

示例性的，在本实施例中控制所述全金属锥形螺杆泵转子下降所述补偿量的高度，补偿所述全金属锥形螺杆泵的定转子间隙，完成对全金属锥形螺杆泵的磨损补偿，包括：

控制设置于井上的升降传感器系统203升降运动；设置于井下的控位器在所述升降传感器系统203升降运动的带动下驱动所述全金属锥形螺杆泵转子下降所述补偿量的高度。

具体的，在本实施例中所述升降传感器系统203硬链接传动轴承箱和抽油杆。在本实施例中所述升降传感器系统203属于地面装置，能精确控制整个抽油杆及其连接件和附着件的整体升降，能实现0-2000mm以上的有效升降行程，该升降行程其实是指指丝杠行程，理论上，丝杠做多长，行程就可以有多长，只有能控制运行安全就可以。所述控位器是井下装置，正常安装位置在泵上口以上4-10米的位置，但不局限于此，可根据实际应用场景调整。所述控位器包括限位器和调节器；所述限位器是控位器的中空外筒装置，所述限位器旋拧固定在油管上，承托、控位所述调节器以及给所述限位器作锚定；所述调节器是控位器的中芯装置，上下两端旋拧在所述抽油杆上，被限位器承托限位，并通过抽油杆与所述全金属锥形螺杆泵转子连接，所述升降传感器系统203和所述调节器通过抽油杆连接成一个整体，升降一致。

具体的，在本实施例中，控制设置于井上的升降传感器系统203升降运动，通过所述抽油杆带动所述调节器撞压在所述限位器上，调节杆受所述限位器挤压产生旋转力，从而将上下运动通过所述调节器转换成定向旋拧运动，使调节杆的调节螺栓旋拧，调节螺栓旋拧使得所述全金属锥形螺杆泵转子的位置下降，重复上述过程，直至所述全金属锥形螺杆泵转子的位置下降所述补偿量的高度。

具体的，在本实施例中所述重复上述过程，直至所述全金属锥形螺杆泵转子的位置下降所述补偿量的高度，包括：

根据所述调节杆的调节螺栓每一圈螺纹行程的行高和所述升降传感器系统203升降一次能够旋转所述调节螺栓的螺纹行程，计算所述调节杆的调节螺栓旋拧一圈所需所述升降传感器系统203的升降次数，并将所述调节杆的调节螺栓每旋拧一圈的调节过程设置为一个调节循环；根据所述全金属锥形螺杆泵转子所需的补偿量计算所述全金属锥形螺杆泵转子的位置下降所述补偿量所需的调节循环次数，根据计算结果控制所述升降传感器系统203动作，直至所述全金属锥形螺杆泵转子的位置下降所述补偿量的高度。

示例性的，在本实施例中举例如下，调节器的旋拧螺栓一圈有7副上下对齿，升降机每下压一次，对齿通过斜面顺势向前走一齿，上升时弹簧会把对齿顶分离，如此重复，升降机升降7次正好调节器旋拧一圈，而调节器每圈螺纹的纹距约2mm，因此升降机每升降7次，转子下降补偿2mm。比如，中央控制系统201检测到出液量已降低1/3以上，根据上文设定规则，此时转子最少要下降6mm，那么根据已知条件，中央控制系统201会指令升降机首先做3个调节循环，共21次升降。由此可见，根据已知的数据、设定的程序和机械条件等，本发明实施例的方案可以把补偿高度精确到：升降传感器系统203的每次升降可以使转子向下补偿约0.3mm，每个调节循环共7次(不局限于此)，可补偿2mm，实现了对转子磨损后的精确补偿。

示例性的，在本实施例中所述控制设置于井上的升降传感器系统203升降运动；设置于井下的控位器在所述升降传感器系统203升降运动的带动下驱动所述全金属锥形螺杆泵转子下降所述补偿量的高度，之前还包括：

一、确定所述升降传感器系统203中升降机的零位，所述升降机的升降以该零位确定正负数值：示例性的，新装泵启动前调试时，要首先在中央控制系统201的屏幕手动输入一个位置数字，再点击一下位置确认，待升降机运转到位后，以此位置来点击设定零位，以后的升降机升降都以零位来定正负数值。需要说明的是，一般情况下，所述给定位置一般以称量系统显示的最重的位置再减少200-500公斤为准，但要确保轴承箱的下口有10-20mm的间隙余量，以防升降机下降到零位时轴承箱撞击。在本实施例中所述控位器也是以该零位为下定点向上来回调节的。

二、确定控位器的脱离点位和接触点位：设备装井后开始生产前调试时，首先需要根据称重系统的称量数据来确定控位器的脱离点位和接触点位，并以此为标的，为控位器的精准调节提供数据支撑和机械行程余量：1.当升降机静态调试，如果举升时井下控位器脱离了接触，则此时升降机将承托起整个传动轴承箱、抽油杆、转子等生产系统的静态重量，同时，这个重量也自然压在了称量系统上，并会同步把数据在中央屏幕上实时显示。2.如果此时升降机继续上升但称量显示没有变化波动，则可以确认控位器脱离了接触，这时的重量也是静态时最重的。3.当确认控位器脱离接触时，再缓慢下降升降机，并确定在称量显示最重时和变轻时的升降机的大概位置，如果反复三遍重量变化的在升降机的位置没变，则就可以确认限位器脱离和接触的基本位置，这时，升降机再下降200-500公斤左右的位置，以压实限位器的弹簧虚位，达到正式生产位置，需要说明的是，和限位时接触部的高速钢有关，如果不把弹簧压实，接触部会产生虚接触磨损，如果压实了，则限位器本身的承重轴承会旋转，接触部会减少磨损，增加了控位器寿命。4.称量系统的重量显示和限位器的承载是相反的，每当称量数值增加时，则井下限位器的承载必然减轻，如果称量数值减少，则限位器正好相反，而且无论静态还是动态，其理论数值应该保持一致。

下面针对本实施例中基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200实现砂卡砂埋的自动预防和排除，有效全面的解决了螺杆泵的砂卡砂埋问题，具体过程说明如下：一、设定全金属锥形螺杆泵的正常开采扭矩区间和扭矩报警限值；二、判断所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩是否高于正常开采扭矩区间的上限值；三、若判断结果为是，则判断所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩是否高于扭矩报警限值；四、若实时扭矩低于扭矩报警限值，则根据动液面的高度判断是否供液充足，若充足则判定液体含沙量超载，中央控制系统201控制升降传感器系统203执行扭矩超载程序排沙，直至扭矩恢复到所述正常开采扭矩区间，砂卡排除完成；五、若实时扭矩高于扭矩报警限值，则中央控制系统201发出报警，并直接判定发生砂卡，控制升降传感器系统203执行扭矩强制卸载程序排沙，直至扭矩恢复到所述正常开采扭矩区间，砂卡排除完成。

示例性的，在本实施例中判断所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩是否高于正常开采扭矩区间的上限值；若判断结果为是，则判断所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩是否高于扭矩报警限值；若实时扭矩低于扭矩报警限值，则根据动液面的高度判断是否供液充足，若充足则判定液体含沙量超载，中央控制系统201控制升降传感器系统203执行扭矩超载程序排沙，直至扭矩恢复到所述正常开采扭矩区间，砂卡排除完成，包括：扭矩高于正常开采扭矩区间上限值时，首先称量传感器系统204根据整管油重量换算出井下动液面的高度，判断是否供液不足，如是，则自动测算出当前液位的最佳恒速开采量，来适量降低出液量，以防液位归零后干采；如供液充足，则判定是液体含沙量超载导致扭矩增大，中央控制系统201根据井口检测到的数据和预设的扭矩超载程序，施行自动排沙，直到扭矩恢复正常。

示例性的，在本实施例中所述中央控制系统201控制升降传感器系统203执行扭矩强制卸载程序排沙，直至扭矩恢复到所述正常开采扭矩区间，包括：中央控制系统201发出指令，强制升降传感器系统203上升，称量传感器系统204显示达到满管油最高值时，重量开始下降，全金属锥形螺杆泵的定转子脱离接触，转子周边下泄通道将打开，满管油下泄，直到扭矩卸载；当扭矩恢复到正常开采扭矩区间后，中央控制系统201指令升降传感器系统203恢复上一次正常开采的位置试开采，直到确认所有数据例如扭矩正常、轴承箱不反转等达到设定指标后才正式开采。若重新开采后扭矩继续超载，则升降传感器系统203根据预设的程序多次重复上升，每次重复上升的位置比上一次上升高出设定值，直到扭矩恢复正常；需要说明的是，此处的设定值一般设置为一个调节循环所调节的高度值，这样便于计算限位器调节次数。

示例性的，在本实施例中若所述全金属锥形螺杆泵转子的实时扭矩瞬间超载，则中央控制系统201自动启动停机程序，升降机上到最高值，同时启动终极安全程序释放扭矩，直到扭矩归零。所述启动终极安全程序释放扭矩，直到扭矩归零，包括：设置一扭矩安全系统，安装在中央控制系统201的控制柜反面，其由n个电阻器组成；终极安全程序启动后，电阻器利用电阻阻止电机高速反转，并把将反转控制在安全转速，使其缓慢进行扭矩卸载时和井下传递上来的高扭力形成反作用力，从而使得抽油杆越来越紧，不会脱杆，直至扭矩归零。示例性的，在本实施例中当全金属锥形螺杆泵准备停机时，中央控制系统201不会控制采油设备立即停机，而是首先指令升降传感器系统203上升预设高度，使全金属锥形螺杆泵定转子的间隙通道打开，同时将转速在设定时间内按照设定的下降逻辑下降到设定转速，使扭矩卸载并卸载掉满管的液体，直至扭矩恢复到设定的停机安全值；扭矩恢复到设定的停机安全值且变化幅度在设定的波动变化范围内时，则中央控制系统201判断安全并控制采油设备停机，实现停机时砂卡砂埋的预防。

具体的，在本实施例中当全金属锥形螺杆泵准备停机时，中央控制系统201不会控制采油设备立即停机，而是会根据停机程序逻辑首先指令升降传感器系统203上升100-1000mm以上，打开全金属锥形螺杆泵定转子的间隙通道，同时把转速在5分钟内慢慢降到60转/分钟，缓慢释放掉扭矩的同时，卸载掉满管的液体，直到扭矩回到50牛以下，并且无明显的波动变化时(例如3-5牛以内)，中央控制系统201才会判定安全，然后再正式停机。需要说明的是，在实际应用中：a.根据井深的不同，预设的停机上升高度也不同，因为抽油杆在承重状态下会有1-4/10000的拉伸；b.升降机的升降行程的机械参数不同，比如一台升降机的升降行程只有500mm，那么预设的停机升高最多只能250mm，要留有一半的余量用于工作时的高度调节。

示例性的，在本实施例中当全金属锥形螺杆泵准备启动时，中央控制系统201不会直接控制采油设备启动，而是首先判断驱动电机是否可以在设定时间内将转速加速到预设的自检转速并判断在此期间扭矩是否在设定的正常开采扭矩区间，若驱动电机可以在设定时间内将转速加速到预设的自检转速并判断在此期间扭矩在设定的正常开采扭矩区间，则中央控制系统201判定启动安全，并指令采油设备启动；若驱动电机在设定时间内将转速加速到预设的自检转速期间扭矩超过设定的正常开采扭矩区间的上限值，则中央控制系统201控制升降传感器系统203执行扭矩超载程序排沙，直至扭矩恢复到所述正常开采扭矩区间，直至中央控制系统201判定启动安全。

具体的，在本实施例中点击启动时，采油设备不会直接启动，中央控制系统201会在启动时首先启动自检程序，指令电机在5分钟内，从20转/分钟-100转/分钟匀速加速，一般会设定以逢10整数为一个加速级，每个加速级转10圈，在此过程中，扭矩不超过每口井设定的正常开采扭矩区间，中央控制系统201判定启动安全后，会判令正式启动。

本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200优点如下：一、可以实时采集及存储各种井况数据、调试数据、生产数据、预警数据、修正数据、操控数据以及其它所有数据，并将其存储到远程数据终端；二、实现了全金属锥形螺杆泵转子磨损的实时预警和精确补偿，补偿后泵效如新，大幅延长了螺杆泵的使用寿命；三、实现了砂卡砂埋的自动预防和排除，有效全面的解决了螺杆泵的砂卡砂埋问题；四、根据地下液位和供液能力随潮汐变化的对应关系，设置相应的动液面高度和产量区间，实现采油量最大化。本发明实施例提供的基于全金属锥形螺杆泵的全智能采油控制系统200真正意义上实现了采油设备的智能化，降低了采油整体成本，提高了采油效率，节省了人力人工，安全可靠，适宜推广应用。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。