CN101509372A - 抽油井示功仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抽油井示功仪，该示功仪包括：无线数据传输模块，用于接收操作指令和回复分析处理后的数据；数据采集模块，用于解析所述操作指令，根据所述操作指令控制执行采集加速度数据和载荷数据，对所述数据进行分析和处理；以及载荷传感器，用于采集载荷数据。本发明提供一种远程实时监测抽油机井工况的装置，提供多种无线网络传输方式，简化测量计算抽油机冲程的装置和算法，提高测量冲程的准确性，为抽油机井工况诊断及产液量计算提供实时功图，也为油田地面流程简化优化提供了技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种监测抽油井工作状态曲线图形及其有关数据的监测仪器。
背景技术
在采油过程中，及时准确地了解抽油井的工作状况，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CN87205901U公开了一种测量示功图的智能化仪器，将采集到的悬点载荷参数、光杆位移参数，提交微机系统，进行运算处理，得出了地面示功图以及任一深度的井下(泵)示功图。
中国专利CN2641620Y公开了一种新型抽油机示功图测试仪的传感器，特别是油田抽油机示功图测试仪用的传感器。与传感器相配合的抽油机示功图测试仪在工作时，是靠抽油机减速器输出轴上曲柄的转动位置计算出抽油杆的冲程，传感器只需测出各冲程位置的抽油杆在各冲程位置的负荷，即可绘制出示功图。
中国专利CN2937474Y公开了一种石油工业使用的游梁式抽油机微应力示功仪，适用于抽油机采油井。游梁式抽油机微应力示功仪包括角位移传感器、数据采集板、电池板和应力测试机构，角位移传感器、数据采集板和应力测试机构安装在仪器箱内，其应力测试机构与抽油机的游梁连接固定，电池板与数据采集板连接。
中国专利CN2714804公开了一体化无线监测示功仪，主要特点是将传感器与二次仪表整合为一体，并设置有无线发射模块、USB接口和485接口，还设置有可充电电池及太阳能电池板，本实用新型一体化的密封结构，能够适应复杂的室外环境，只需直接安装在油井悬绳器上端的光杆上，无需对其充电等维护，可保存大量的示功图，也可通过无线方式读取历史数据或实时测量，也可进行示功图回放和联网检测。
上述现有技术普遍存在以下技术缺陷和不足：
1、在示功仪的材质方面，上面的专利均未提到耐用性。
2、没有提到GPRS网络、CDMA网络、ZigBee网络、SCDMA网络等无线数据传输技术在示功仪中的应用。
3、目前油田常用的示功仪一般由载荷、位移传感器、数据采集装置三部份构成。位移采用拉线的方式测量或靠抽油机减速器输出轴上曲柄的转动位置计算出抽油杆的冲程。
4、以往的专利实现了无线近距离测量，还需要人工逐井测取示功图，不能远程实时在线采集功图。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种抽油井示功仪，来克服上述现有技术的缺陷和不足。
根据上述目的，本发明实施例提供一种抽油井示功仪，该示功仪包括：无线数据传输模块，用于接收操作指令和回复分析处理后的数据；数据采集模块，用于解析所述操作指令，根据所述操作指令控制执行采集加速度数据和载荷数据，对所述数据进行分析和处理；以及载荷传感器，用于采集载荷数据。
本发明具有以下有益效果：
1、提供一种远程实时监测抽油机井工况的装置。
2、为示功仪的数据传输提供多种无线网络传输方式，可以在不同的地区选择质优价廉的网络服务。
3、简化测量计算抽油机冲程的装置和算法，提高测量冲程的准确性。
4、提高示功仪的耐用性，选择更加抗撞抗晒抗冻的金属材料制作示功仪的外壳；而且示功仪采用模块化可拆卸式结构，便于调试和更换元器件。
5、为抽油机井工况诊断及产液量计算提供实时功图，也为油田地面流程简化优化提供了技术保障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明的抽油井示功仪的结构示意图；
图2为本发明的抽油井示功仪中数字采集电路的结构示意图；以及
图3为本发明的抽油井示功仪的工作过程说明图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本申请提供一种抽油井示功仪。下面参照图1到图3，详细描述根据本发明的抽油井示功仪的结构组成和工作方式。该仪器包括：一次性高能锂亚电池1、无线数据传输模块2、数据采集电路3和载荷传感器4。无线数据传输模块2和数据采集电路3之间接口是RS232串口连接，数据采集电路3和载荷传感器4之间也是RS232串口连接。
如图2所示数据采集电路3包括，数据处理控制单元31、三轴加速度传感器芯片32、天文时钟芯片33、存储芯片34、电源管理芯片35。数据处理控制单元31用于控制指令的分析和数据的分析处理，加速度传感器32用于采集加速度数据，天文时钟芯片33用于产生采集数据的时钟信号，存储芯片34用于存储所述分析处理后的数据，电源管理芯片35用于控制为所述示功仪的各组成部件供电，如无线数据传输模块2和载荷传感器4。此外，数据采集电路中还包括滤波、防过流、防过压、防反接的保护单元。数据处理控制单元31可以为微功耗MSP430芯片。工业级的微功耗单片机MSP430，运行环境温度为—40～85℃，有多种节电模式，可远程在线升级程序。该单片机的应用，节省了电源功耗，延长了抽油井示功仪的寿命，提高了工作效率。
无线数据采集模块4可以为GPRS模块，也可以是CDMA、SCDMA、2.4G、5.8G、ZigBee等其它无线模块，实现数据传输。
本发明的抽油井示功仪采用实时在线工作模式。此外为了节约功耗，也可以采用休眠—唤醒工作模式。具体例如以一天为一个周期，每隔一定时间间隔示功仪开始工作，采集一组数据并以时间为标志，保存到存储芯片中以备远程计算机或服务器采集。
下面参照图3，以实时在线工作模式为例详细说明本发明抽油井示功仪的工作过程。无线数据传输模块2接收远程计算机或服务器的指令，数据采集电路3分析该指令，并根据该指令启动载荷传感器4和加速度传感器32执行采集数据，然后数据处理控制单元31对该数据进行分析处理，并将分析处理后的数据保存到存储芯片34内，最后通过无线数据传输模块2回复给远程计算机或服务器的指令。这样在远程计算机或服务器上就能看到任一时间周期内的加速度数据和载荷数据，将通过加速度计算出的冲程作x轴，与冲程同步的载荷数据作y轴，绘制成的地面功图。采用地面示功图转化为泵功图进行抽油机井工况诊断及计算油井产液量。其中远程计算机或服务器是指不直接和示功仪用信号线连接的笔记本电脑、计算机、服务器等。本申请的抽油井示功仪是一个集数据采集、数据处理、存储和网络传输于一体的仪器，采用金属材料制作成可拆卸式结构，直接安装到抽油机井口的悬绳器上，无须其他任何接线。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种抽油井示功仪，该示功仪包括：
无线数据传输模块，用于接收操作指令和回复分析处理后的数据；
数据采集模块，用于解析所述操作指令，根据所述操作指令控制执行采集加速度数据和载荷数据，对所述数据进行分析和处理；以及
载荷传感器，用于采集载荷数据。
2、根据权利要求1所述的示功仪，其特征在于，所述数据采集模块包括：
加速度传感器，用于采集加速度数据；
存储单元，用于存储所述分析处理后的数据；
时钟单元，用于产生采集数据的时钟信号；
电源管理单元，用于控制为所述示功仪供电。
3、根据权利要求2所述的示功仪，其特征在于，所述数据采集模块还包括：保护单元，用于滤波、防过流、防过压和防反接。
4、根据权利要求1所述的示功仪，其特征在于：无线数据传输模块和数据采集模块之间，以及数据采集模块与载荷传感器之间通过RS232串口连接。
5、根据权利要求1所述的示功仪，其特征在于：所述无线数据传输模块为GPRS模块、CDMA模块、SCDMA模块、2.4G模块、5.8G模块或ZigBee模块。
6、根据权利要求1所述的示功仪，其特征在于，该示功仪还包括：供电装置。
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