本发明公开了一种应用于抽油机的单井原油计量器及其计量方法，所述计量器包括：第一缸体；第二缸体；均连接第一缸体一端和第二缸体一端的进油管道和出油管道；两端分别连接第一缸体另一端和第二缸体另一端的连通管路；活动安装在第一缸体中的第一活塞件；活动安装在第二缸体中的第二活塞件；置于第一活塞件和第二活塞件之间的导压液体；用于检测流经所述连通管路的导压液体流量的流量计；用于控制进油管道与第一缸体是否连通的第一电磁阀；用于控制进油管道与第二缸体是否连通的第三电磁阀；用于控制出油管道与第一缸体是否连通的第二电磁阀；用于控制出油管道与第二缸体是否连通的第四电磁阀；本发明降低原油计量的误差，提高计量结果的准确性。
1.一种应用于抽油机的单井原油计量器，所述抽油机具有驱动抽油机作往复运动的电机，其特征在于，所述计量器包括：第一缸体；
均连接第一缸体一端和第二缸体一端的进油管道和出油管道；
两端分别连接第一缸体另一端和第二缸体另一端的连通管路；
设置在所述连通管路上，用于检测流经所述连通管路的导压液体流量的流量计；
用于控制出油管道与第二缸体是否连通的第四电磁阀；所述第一电磁阀和所述第四电磁阀构成电磁阀组Ⅰ，并同时开关；所述第二电磁阀和所述第三电磁阀构成电磁阀组Ⅱ，并同时开关；
连接流量计、电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ的中央处理模块，所述中央处理模块用于所述计量器开始工作后，控制电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，并当流量计所检测的导压液体流量低于预设流量时，控制处于打开状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ关闭、同时控制处于关闭状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，使得电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ交替工作在打开状态和关闭状态。
2.根据权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于所述计量器还包括输出端与所述电机相连接的变频器；当所述变频器的输出频率改变时，抽油机具有的所述电机的转速随之改变；
中央处理模块根据流量计所检测的导压液体流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制所述变频器的输出频率：①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，执行②；
②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量，执行⑦；
⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回⑤；
3.根据权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于所述计量器还包括安装在所述连通管路上的压力传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于所述第一活塞件和所述第二活塞件的运动方向相反，且第一活塞件相对于第一缸体的位置与第二活塞件相对于第二缸体的位置相反。
5.根据权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于所述第二缸体上具有排气孔；所述第一缸体上具有导压液体注入口。
6.根据权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量器还包括与中央处理模块相连接的计时模块和存储模块；所述中央处理模块控制所述计时模块对各换向周期进行计时，并根据计时模块输出的计时时间和流量计所检测的导压液体流量得出各换向周期内的原油输出体积；所述中央处理模块还用于对所述原油输出体积存储至所述存储模块。
7.根据权利要求6所述的应用于抽油机的单井原油计量器，其特征在于所述计量器还包括与中央处理模块相连接的输入模块和显示模块；所述计时模块还用于当计时时间达到预设时间时输出提示信号给中央处理模块，所述中央处理模块控制所述显示模块对上述提示信号进行显示；所述输入模块用于接收用户输入的原油密度和原油含水量参数；所述中央处理模块根据输入模块输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量。
8.一种如权利要求1所述的应用于抽油机的单井原油计量器的计量方法，其特征在于，所述计量方法包括如下步骤：步骤1：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道与第二缸体连通，出油管道与第一缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第二缸体，推动第二缸体中的第二活塞件向右运动，进而推动第二缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第一缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第一缸体中的导压液体推动第一缸体中的第一活塞件向左运动，将第一缸体中的空气推出，执行步骤2；
步骤2：判断流量计所检测的导压液体流量是否低于预设流量，是则执行步骤3，否则返回步骤2；
步骤3：中央处理模块控制电磁阀组Ⅱ打开，控制电磁阀组Ⅰ关闭，进油管道与第一缸体连通，出油管道与第二缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第一缸体，推动第一缸体中的第一活塞件向右运动，进而推动第一缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第二缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第二缸体中的导压液体推动第二缸体中的第二活塞件向左运动，将第二缸体中的原油推出，由第二缸体中推出的原油经由出油管道流出，执行步骤4；
步骤4：判断流量计所检测的导压液体流量是否低于预设流量，是则执行步骤5，否则返回步骤4；
步骤5：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道与第二缸体连通，出油管道与第一缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第二缸体，推动第二缸体中的第二活塞件向右运动，进而推动第二缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第一缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第一缸体中的导压液体推动第一缸体中的第一活塞件向左运动，将第一缸体中的原油推出，由第一缸体中推出的原油经由出油管道流出，返回步骤2。
9.根据权利要求8所述的应用于抽油机的单井原油计量器的计量方法，其特征在于定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量方法还具有如下步骤：中央处理模块根据各换向周期的持续时间，结合在不同换向周期内流量计所检测的导压液体流量得出各换向周期内的原油输出体积；
在得出各换向周期内的原油输出体积后，所述中央处理模块还根据输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量。
10.根据权利要求8所述的应用于抽油机的单井原油计量器的计量方法，其特征在于所述计量方法还具有如下步骤：中央处理模块根据流量计所检测的导压液体流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制输出端与所述电机相连接的变频器的输出频率：①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，执行②；
②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量，执行⑦；
⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回⑤；
应用于抽油机的单井原油计量器及其计量方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种原油计量装置，具体为应用于抽油机的单井原油计量器及其计量方法。
背景技术
[0002] 直接从油井中开采出来的未加工的石油为原油，原油是一种由各种烃类组成的具有一定粘黏性的物质，其既非液体，也非固体和气体，随温度变化有时会形成半固体半液体的状态，现有技术中大批量的原油计量均是利用管道输送，且采用流量计计量，而由于原油的上述性质，使得抽油机(俗称叩头机)的出油计量一直是现有技术中难以解决的问题，大多数流量传感器或流量计无法在原油管道上长期稳定运行和可靠计量，少数流量仪器能够实现原油的连续计量，但仪器成本较高，如多普勒超声波传感器。而原油在工业生产和日常生活中具有重要地位，且经常作为贸易结算的油品，因此对其实现精确计量意义很大，如经原油交接计量站计量的原油，一个站每年约为数百万吨，千分之一的误差就将引起每年100万元的结算差额。
发明内容
[0003] 本发明针对以上问题的提出，而研制一种应用于抽油机的单井原油计量器及其计量方法。
[0004] 本发明的技术手段如下：
[0005] 一种应用于抽油机的单井原油计量器，所述抽油机具有驱动抽油机作往复运动的电机，所述计量器包括：
[0006] 第一缸体；
[0007] 第二缸体；
[0008] 均连接第一缸体一端和第二缸体一端的进油管道和出油管道；
[0009] 两端分别连接第一缸体另一端和第二缸体另一端的连通管路；
[0010] 活动安装在第一缸体中的第一活塞件；
[0011] 活动安装在第二缸体中的第二活塞件；
[0012] 置于第一活塞件和第二活塞件之间的导压液体；
[0013] 设置在所述连通管路上，用于检测流经所述连通管路的导压液体流量的流量计；
[0014] 用于控制进油管道与第一缸体是否连通的第一电磁阀；
[0015] 用于控制进油管道与第二缸体是否连通的第三电磁阀；
[0016] 用于控制出油管道与第一缸体是否连通的第二电磁阀；
[0017] 用于控制出油管道与第二缸体是否连通的第四电磁阀；所述第一电磁阀和所述第四电磁阀构成电磁阀组Ⅰ，并同时开关；所述第二电磁阀和所述第三电磁阀构成电磁阀组Ⅱ，并同时开关；
[0018] 连接流量计、电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ的中央处理模块，所述中央处理模块用于所述计量器开始工作后，控制电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，并当流量计所检测的导压液体流量低于预设流量时，控制处于打开状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ关闭、同时控制处于关闭状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，使得电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ交替工作在打开状态和关闭状态；
[0019] 进一步地，所述计量器还包括输出端与所述电机相连接的变频器；当所述变频器的输出频率改变时，抽油机具有的所述电机的转速随之改变；
[0020] 中央处理模块根据流量计所检测的导压液体流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制所述变频器的输出频率：
[0021] ①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，执行②；
[0022] ②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
[0023] ③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
[0024] ④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
[0025] ⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
[0026] ⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量，执行⑦；
[0027] ⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
[0028] ⑧控制所述变频器的输出频率等于fi，执行⑩；
[0029] ⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回⑤；
[0030] ⑩重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回②；
[0031] 另外，所述计量器还包括安装在所述连通管路上的压力传感器和温度传感器；
[0032] 进一步地，所述第一活塞件和所述第二活塞件的运动方向相反，且第一活塞件相对于第一缸体的位置与第二活塞件相对于第二缸体的位置相反；
[0033] 进一步地，所述第二缸体上具有排气孔；所述第一缸体上具有导压液体注入口；
[0034] 进一步地，定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量器还包括与中央处理模块相连接的计时模块和存储模块；所述中央处理模块控制所述计时模块对各换向周期进行计时，并根据计时模块输出的计时时间和流量计所检测的导压液体流量得出各换向周期内的原油输出体积；所述中央处理模块还用于对所述原油输出体积存储至所述存储模块；
[0035] 进一步地，所述计量器还包括与中央处理模块相连接的输入模块和显示模块；所述计时模块还用于当计时时间达到预设时间时输出提示信号给中央处理模块，所述中央处理模块控制所述显示模块对上述提示信号提示信号进行显示；所述输入模块用于接收用户输入的原油密度和原油含水量参数；所述中央处理模块根据输入模块输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量。
[0036] 一种如上所述的应用于抽油机的单井原油计量器的计量方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤1：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道与第二缸体连通，出油管道与第一缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第二缸体，推动第二缸体中的第二活塞件向右运动，进而推动第二缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第一缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第一缸体中的导压液体推动第一缸体中的第一活塞件向左运动，将第一缸体中的空气推出，执行步骤2；
[0038] 步骤2：判断流量计所检测的导压液体流量是否低于预设流量，是则执行步骤3，否则返回步骤2；
[0039] 步骤3：中央处理模块控制电磁阀组Ⅱ打开，控制电磁阀组Ⅰ关闭，进油管道与第一缸体连通，出油管道与第二缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第一缸体，推动第一缸体中的第一活塞件向右运动，进而推动第一缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第二缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第二缸体中的导压液体推动第二缸体中的第二活塞件向左运动，将第二缸体中的原油推出，由第二缸体中推出的原油经由出油管道流出，执行步骤4；
[0040] 步骤4：判断流量计所检测的导压液体流量是否低于预设流量，是则执行步骤5，否则返回步骤4；
[0041] 步骤5：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道与第二缸体连通，出油管道与第一缸体连通，由进油管道输送进来的原油进入第二缸体，推动第二缸体中的第二活塞件向右运动，进而推动第二缸体中的导压液体流出，经由连通管路进入第一缸体，流量计同时检测流经连通管路的导压液体流量，进入第一缸体中的导压液体推动第一缸体中的第一活塞件向左运动，将第一缸体中的原油推出，由第一缸体中推出的原油经由出油管道流出，返回步骤2；
[0042] 进一步地，定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量方法还具有如下步骤：
[0043] 中央处理模块根据各换向周期的持续时间，结合在不同换向周期内流量计所检测的导压液体流量得出各换向周期内的原油输出体积；
[0044] 在得出各换向周期内的原油输出体积后，所述中央处理模块还根据输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量；
[0045] 进一步地，所述计量方法还具有如下步骤：
[0046] 中央处理模块根据流量计所检测的导压液体流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制输出端与所述电机相连接的变频器的输出频率：
[0047] ①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，执行②；
[0048] ②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
[0049] ③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
[0050] ④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
[0051] ⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
[0052] ⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计所检测的导压液体流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计所检测的导压液体流量，执行⑦；
[0053] ⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
[0054] ⑧控制所述变频器的输出频率等于fi，执行⑩；
[0055] ⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回⑤；
[0056] ⑩重新赋值fi并令fi＝fi+1，返回②。
[0057] 由于采用了上述技术方案，本发明提供的应用于抽油机的单井原油计量器及其计量方法，通过导压液体实现了压力传导，避免了现有技术中流量监测设备直接接触原油的原油计量方式，克服了原油计量中的困难，使用寿命较长，安装简单，只需将其串入原油输送管道中即可，维护方便，运行和检测成本低，电能消耗元件少，节能，能够精确地计算出油量，能够明显降低原油计量的误差，提高计量结果的准确性；本发明通过利用中间导压介质、双活塞件及双缸体，巧妙地将不能长期用于油品的流量检测设备应用于油田中，通过反复测量导压介质的流量来代替直接测量原油流量，并且根据单位能量的出油量来控制抽油机电机，且单位能量的出油量等于流量计所检测的导压液体流量除以电机的消耗电能，使得流量数据直接和抽油机电控部分相关联，实现每单位能量的出油量最大，以及控制抽油机电机工作以达到节电的目的。
附图说明
[0058] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059] 图1、图2是本发明所述计量器的结构示意图；
[0060] 图3是本发明所述计量方法的流程图；
[0061] 图4是本发明所述中央处理器控制变频器的输出频率的工作流程图。
[0062] 图中：1、出油管道，2、进油管道，3、第一电磁阀，4、第二电磁阀，5、第三电磁阀，6、第四电磁阀，7、第一活塞件，8、第一缸体，9、导压液体注入口，10、第二缸体，11、第二活塞件，12、排气孔，13、导压液体，14、流量计，15、连通管路，16、压力传感器，17、温度传感器，18、止动缓冲件。
具体实施方式
[0063] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064] 图1、图2是本发明所述计量器的结构示意图，其中，图1示出了电磁阀组Ⅰ打开(第一电磁阀3打开、第四电磁阀6打开)，电磁阀组Ⅱ关闭(第二电磁阀4关闭、第三电磁阀5关闭)的情况，图1中的第一活塞件7和第二活塞件11还处于初始位置，第二活塞件11会由于第二缸体10进入的原油而向右运动；图2示出了电磁阀组Ⅱ打开(第二电磁阀4打开、第三电磁阀5打开)，电磁阀组Ⅰ关闭(第一电磁阀3关闭、第四电磁阀6关闭)的情况，图2中的第一活塞件7和第二活塞件11还处于初始位置，第一活塞件7会由于第一缸体8进入的原油而向右运动。
[0065] 如图1、图2和图4所示，一种应用于抽油机的单井原油计量器，所述抽油机具有驱动抽油机作往复运动的电机，所述计量器包括：第一缸体8；第二缸体10；均连接第一缸体8一端和第二缸体10一端的进油管道2和出油管道1；两端分别连接第一缸体8另一端和第二缸体10另一端的连通管路15；活动安装在第一缸体8中的第一活塞件7；活动安装在第二缸体10中的第二活塞件11；置于第一活塞件7和第二活塞件11之间的导压液体13；设置在所述连通管路15上，用于检测流经所述连通管路15的导压液体13流量的流量计14；用于控制进油管道2与第一缸体8是否连通的第一电磁阀3；用于控制进油管道2与第二缸体10是否连通的第三电磁阀5；用于控制出油管道1与第一缸体8是否连通的第二电磁阀4；用于控制出油管道1与第二缸体10是否连通的第四电磁阀6；所述第一电磁阀3和所述第四电磁阀6构成电磁阀组Ⅰ，并同时开关；所述第二电磁阀4和所述第三电磁阀5构成电磁阀组Ⅱ，并同时开关；连接流量计14、电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ的中央处理模块，所述中央处理模块用于所述计量器开始工作后，控制电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，并当流量计14所检测的导压液体13流量低于预设流量时，控制处于打开状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ关闭、同时控制处于关闭状态的电磁阀组Ⅰ或电磁阀组Ⅱ打开，使得电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ交替工作在打开状态和关闭状态；进一步地，所述计量器还包括输出端与所述电机相连接的变频器；当所述变频器的输出频率改变时，抽油机具有的所述电机的转速随之改变；
[0066] 中央处理模块根据流量计14所检测的导压液体13流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制所述变频器的输出频率：
[0067] ①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，执行②；
[0068] ②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
[0069] ③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
[0070] ④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
[0071] ⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
[0072] ⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量，执行⑦；
[0073] ⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
[0074] ⑧控制所述变频器的输出频率等于fi，执行⑩；
[0075] ⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，令fi＝fi+1，返回⑤；
[0076] ⑩令fi＝fi+1，返回②；
[0077] 另外，所述计量器还包括安装在所述连通管路15上的压力传感器16和温度传感器17；进一步地，所述第一活塞件7和所述第二活塞件11的运动方向相反，且第一活塞件7相对于第一缸体8的位置与第二活塞件11相对于第二缸体10的位置相反；进一步地，所述第二缸体10上具有排气孔12；所述第一缸体8上具有导压液体注入口9；进一步地，定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量器还包括与中央处理模块相连接的计时模块和存储模块；所述中央处理模块控制所述计时模块对各换向周期进行计时，并根据计时模块输出的计时时间和流量计14所检测的导压液体13流量得出各换向周期内的原油输出体积；所述中央处理模块还用于对所述原油输出体积存储至所述存储模块；
进一步地，所述计量器还包括与中央处理模块相连接的输入模块和显示模块；所述计时模块还用于当计时时间达到预设时间时输出提示信号给中央处理模块，所述中央处理模块控制所述显示模块对上述提示信号进行显示；所述输入模块用于接收用户输入的原油密度和原油含水量参数；所述中央处理模块根据输入模块输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量；所述流量计14优选为电磁流量计14，电磁流量计14对流过的导压液体13体积流量和流量方向进行记录，当导压液体13的流量低于预设流量比如趋近于零时，说明此次第一缸体8或第二缸体10中的原油已基本推出缸体之外；所述中央处理模块优选为CPU或单片机；所述导压液体13优选为抗冷冻液；进一步地，在第一缸体8和第二缸体10两端均设置有止动缓冲件18，当第一活塞件7运动到第一缸体8的任意一端时，以及当第二活塞件11运动到第二缸体10的任意一端时，通过止动缓冲件18能够实现第一活塞件7、第二活塞件11的止动和运动缓冲；所述止动缓冲件18可以为弹性柱结构。
[0078] 如图3和图4所示，一种如上所述的应用于抽油机的单井原油计量器的计量方法，包括如下步骤：
[0079] 步骤1：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道2与第二缸体10连通，出油管道1与第一缸体8连通，由进油管道2输送进来的原油进入第二缸体10，推动第二缸体10中的第二活塞件11向右运动，进而推动第二缸体10中的导压液体13流出，经由连通管路15进入第一缸体8，流量计14同时检测流经连通管路15的导压液体13流量，进入第一缸体8中的导压液体13推动第一缸体8中的第一活塞件7向左运动，将第一缸体
8中的空气推出，执行步骤2；
[0080] 步骤2：判断流量计14所检测的导压液体13流量是否低于预设流量，是则执行步骤3，否则返回步骤2；
[0081] 步骤3：中央处理模块控制电磁阀组Ⅱ打开，控制电磁阀组Ⅰ关闭，进油管道2与第一缸体8连通，出油管道1与第二缸体10连通，由进油管道2输送进来的原油进入第一缸体8，推动第一缸体8中的第一活塞件7向右运动，进而推动第一缸体8中的导压液体13流出，经由连通管路15进入第二缸体10，流量计14同时检测流经连通管路15的导压液体13流量，进入第二缸体10中的导压液体13推动第二缸体10中的第二活塞件11向左运动，将第二缸体10中的原油推出，由第二缸体10中推出的原油经由出油管道1流出，执行步骤4；
[0082] 步骤4：判断流量计14所检测的导压液体13流量是否低于预设流量，是则执行步骤5，否则返回步骤4；
[0083] 步骤5：中央处理模块控制电磁阀组Ⅰ打开，控制电磁阀组Ⅱ关闭，进油管道2与第二缸体10连通，出油管道1与第一缸体8连通，由进油管道2输送进来的原油进入第二缸体10，推动第二缸体10中的第二活塞件11向右运动，进而推动第二缸体10中的导压液体13流出，经由连通管路15进入第一缸体8，流量计14同时检测流经连通管路15的导压液体13流量，进入第一缸体8中的导压液体13推动第一缸体8中的第一活塞件7向左运动，将第一缸体
8中的原油推出，由第一缸体8中推出的原油经由出油管道1流出，返回步骤2；
[0084] 进一步地，定义电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔为换向周期；所述计量方法还具有如下步骤：
[0085] 中央处理模块根据各换向周期的持续时间，结合在不同换向周期内流量计14所检测的导压液体13流量得出各换向周期内的原油输出体积；
[0086] 在得出各换向周期内的原油输出体积后，所述中央处理模块还根据输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量；
[0087] 进一步地，所述计量方法还具有如下步骤：
[0088] 中央处理模块根据流量计14所检测的导压液体13流量、以及所述电机的消耗电能按照如下工作过程控制输出端与所述电机相连接的变频器的输出频率：
[0089] ①控制所述变频器的输出频率等于fi，并利用公式 得出单位能量的出油量ηi；fi为预设频率；式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量；式中的Wi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，单位能量的出油量；i取值1、2、…、n，n为循环次数，执行②；
[0090] ②令fi+1＝fi+Δf，同时利用公式 得出单位能量的出油量ηi+1；Δf为预设频率变化量；式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量；式中的Wi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，电机的消耗电能；式中的ηi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，单位能量的出油量，执行③；
[0091] ③比较ηi和ηi+1的大小，若ηi+1≥ηi，执行④，若ηi＞ηi+1，执行⑤；
[0092] ④判断fi+1是否小于fmax，是则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，执行⑩，否则延时一定时间，该一定时间可以为4小时，执行步骤⑤，其中，fmax为频率上限；
[0093] ⑤令fi+1＝fi-Δf，Δf为预设频率变化量，执行⑥；
[0094] ⑥利用公式γi＝Fi*fi得出单位时间的出油量γi，利用公式γi+1＝Fi+1*fi+1得出单位时间的出油量γi+1，式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量，式中的Fi+1表示在变频器的输出频率等于所述fi+1的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量，执行⑦；
[0095] ⑦比较γi和γi+1的大小，若γi＞γi+1，执行⑧，若γi+1≥γi，执行⑨；
[0096] ⑧控制所述变频器的输出频率等于fi，执行⑩；
[0097] ⑨判断是否停机，是则结束，否则控制所述变频器的输出频率等于fi+1，令fi＝fi+1，返回⑤；
[0098] ⑩令fi＝fi+1，返回②。
[0099] 式中的Fi表示在变频器的输出频率等于fi的情况下，流量计14所检测的导压液体13流量，Fi具体可以为变频器的输出频率等于fi时的导压液体13平均流量，也可以为变频器的输出频率等于fi时的导压液体13最大流量。
[0100] 本发明所述流量计14输出的流量参数通过第一通信模块传输给中央处理模块，且所述中央处理模块通过第一通信模块传输电磁阀组Ⅰ和电磁阀组Ⅱ的控制信息；所述中央处理模块通过第二通信模块输出频率控制参数给变频器；所述中央处理模块可将前述原油输出体积和、原油实际输出质量和通过无线通信模块将上述流量参数发送给远程终端；所述第一通信单元和第二通信单元，优选采用RS232通信单元。
[0101] 本发明所述流量计14得出的为体积流量，以m3/h为单位，该体积流量与计时模块输出的计时时间作乘积即为每一换向周期内的原油体积，上述计时时间为电磁阀组Ⅰ打开与电磁阀组Ⅱ打开之间的时间间隔即一个换向周期。本发明所述计量器还包括安装在所述连通管路15上的压力传感器16和温度传感器17，通过到连通管路15中导压液体13压力和温度的测量便于对流量检测结果进行修正。
[0102] 在抽油机给油的压力下，原油通过进油管道2进入第一缸体8或第二缸体10；本发明所述中央处理模块将各换向周期内的原油输出体积进行累加即可得出计量器开始工作至结束工作的原油输出体积和；同样地，所述中央处理模块将各换向周期内的原油实际输出质量进行累加即可得出计量器开始工作至结束工作的原油实际输出质量和；所述显示模块能够对原油输出体积和，以及原油实际输出质量和进行显示。
[0103] 本发明计时模块不仅能对各换向周期进行计时，还可以当计时时间达到预设时间时输出提示信号给中央处理模块，所述预设时间优选为4小时，操作人员根据上述提示信号，完成原油采样并利用油样完成原油密度和含水量的测定，并将测定结果通过输入模块输入，该测定结果可以认为4小时内保持不变，中央处理模块根据输入的原油密度和原油含水量参数，结合各换向周期内的原油输出体积，得出各换向周期内的原油实际输出质量，不仅完成了原油体积与质量的换算，且避免了现有技术中随着油田开采年限的延长，原油含水率逐渐增高的问题。
[0104] 本发明通过导压液体实现了压力传导，避免了现有技术中流量监测设备直接接触原油的原油计量方式，克服了原油计量中的困难，使用寿命较长，安装简单，只需将其串入原油输送管道中即可，维护方便，运行和检测成本低，电能消耗元件少，节能，能够精确地计算出油量，能够明显降低原油计量的误差，提高计量结果的准确性；本发明通过利用中间导压介质、双活塞件及双缸体，巧妙地将不能长期用于油品的流量检测设备应用于油田中，通过反复测量导压介质的流量来代替直接测量原油流量，并且根据单位能量的出油量来控制抽油机电机，且单位能量的出油量等于流量计所检测的导压液体流量除以电机的消耗电能，使得流量数据直接和抽油机电控部分相关联，实现每单位能量的出油量最大，以及控制抽油机电机工作以达到节电的目的。
[0105] 本发明依赖检测连通管路导压液流量的流量计提供数据作中央处理器的输入，同时中央处理器也给出驱动抽油机电动机的变频器给定的频率，通过本发明这种频率给定方法进行综合运算，指挥变频器发出一个新的频率，让抽油机在此新的频率下工作，流量计又会提供一个新的流量数据，反复的重复上述过程，直到整套系统运行在出油量最大、耗能最小的工作状态。
[0106] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
