CN101655086B - 抽油井有杆泵的井下示功图测试装置 - Google Patents

Abstract

一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置，它涉及一种测试装置。本发明解决了现有的泵况测试装置存在泵况测试准确率低的问题。所述内管的上端与上接头管连接，所述内管的下端与下接头管连接，所述多个尼龙环和多个钢环由上至下依次相间套装在内管上，所述外管套装在上接头管的下端及下接头管的上端上且内管、多个尼龙环和多个钢环位于外管的内腔中；所述上端接头的下部固装在霍尔传感器安装段的阶梯孔内，所述霍尔传感器安装段的下部固装在电池安装管的上部内，所述下端接头的上部固装在电池安装管的下部内。本发明能够克服由杆管摩擦、液柱载荷、震动载荷等带来的影响，可以通过分析结果准确反映井下抽油泵的实际工作状况。

Description

抽油井有杆泵的井下示功图测试装置

技术领域

本发明涉及一种井下示功图测试装置，具体涉及一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置。

背景技术

目前，常用的抽油机井的泵况诊断方法为地面诊断方法（测试装置位于地面上），即悬点载荷同悬点位移之间的关系曲线图，它直接反映的是光杆工作情况，因此又称为光杆示功图。由于抽油井的工况复杂，在生产过程中，抽油泵由于受到制造质量以及砂、蜡、含水、稠油和油井聚合物驱油等因素的影响，使得光杆示功图与井下抽油泵的实际工作状况存在较大差别，给泵况诊断带来极大困难；尤其是处于开发后期的高含水油井，杆管摩擦、液柱载荷、震动载荷等影响因素逐渐加大，因此抽油机井采用现有的泵况测试装置存在泵况测试准确率低的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的泵况测试装置存在泵况测试准确率低的问题，进而提供了一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的抽油井有杆泵的井下示功图测试装置由测试管总成、测试杆总成、载荷传感器、两个霍尔传感器、电池和电路板组成，测试杆总成位于测试管总成的内腔中，所述测试管总成由上接头管、外管、多个尼龙环、多个钢环、内管和下接头管组成，所述内管的上端与上接头管连接，所述内管的下端与下接头管连接，所述多个尼龙环和多个钢环由上至下依次相间套装在内管上，所述外管套装在上接头管的下端及下接头管的上端上且内管、多个尼龙环和多个钢环位于外管的内腔中；测试杆总成包括上端接头、霍尔传感器安装段、电池安装管和下端接头，所述霍尔传感器安装段的上端面的中部设有阶梯孔，所述上端接头的下部固装在霍尔传感器安装段的阶梯孔内，所述霍尔传感器安装段的下部固装在电池安装管的上部内，所述下端接头的上部固装在电池安装管的下部内，所述上端接头的下部中心处开有盲孔，所述载荷传感器设置在盲孔内，所述霍尔传感器安装段的侧壁上由上至下开有第一螺纹盲孔和第二螺纹盲孔，第一螺纹盲孔和第二螺纹盲孔内各安装有一个霍尔传感器，两个霍尔传感器的中心距与钢环的高度相等，所述电池和电路板位于电池安装管内。

本发明具有以下有益效果：本发明的尼龙环和钢环由上至下依次相间套装在内管上，当两个霍尔传感器经过钢环和尼龙环时，既可得到两组方波信号波形图，通过比较两个霍尔传感器产生的两组方波信号的相位变化情况，可以准确判断抽油杆的运动方向；本发明的测试装置设置在井下，直接对抽油井有杆泵的示功图进行测量，避免了抽油杆与抽油管摩擦、液柱载荷、震动载荷等带来的影响，可以直接准确地测量井下泵功图，真实反映了井下抽油泵的实际工作状况；本发明结合同一时刻的地面示功图，再通过数据处理和理论推导，可以得出一套修正地面示功图的计算模型。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图（测试杆总成Ⅱ位于低点，即下死点），图2为本发明的整体结构主视图（测试杆总成Ⅱ位于高点，即上死点），图3为霍尔传感器的整体结构主视图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～图2所示，本实施方式的抽油井有杆泵的井下示功图测试装置由测试管总成Ⅰ、测试杆总成Ⅱ、载荷传感器11、两个霍尔传感器10、电池15和电路板12组成，测试杆总成Ⅱ位于测试管总成Ⅰ的内腔中，所述测试管总成Ⅰ由上接头管1、外管2、多个尼龙环3、多个钢环4、内管5和下接头管6组成，所述内管5的上端与上接头管1连接，所述内管5的下端与下接头管6连接，所述多个尼龙环3和多个钢环4由上至下依次相间套装在内管5上，所述外管2套装在上接头管1的下端及下接头管6的上端上且内管5、多个尼龙环3和多个钢环4位于外管2的内腔中；测试杆总成Ⅱ包括上端接头7、霍尔传感器安装段8、电池安装管14和下端接头16，所述霍尔传感器安装段8的上端面的中部设有阶梯孔8-1，所述上端接头7的下部固装在霍尔传感器安装段8的阶梯孔8-1内，所述霍尔传感器安装段8的下部固装在电池安装管14的上部内，所述下端接头16的上部固装在电池安装管14的下部内，所述上端接头7的下部中心处开有盲孔7-1，所述载荷传感器11设置在盲孔7-1内，所述霍尔传感器安装段8的侧壁上由上至下开有第一螺纹盲孔8-2和第二螺纹盲孔8-3，第一螺纹盲孔8-2和第二螺纹盲孔8-3内各安装有一个霍尔传感器10，两个霍尔传感器10的中心距与钢环4的高度相等，所述电池15和电路板12位于电池安装管14内。

具体实施方式二：如图1～2所示，本实施方式所述外管2和内管5的材料均由奥氏体不锈钢制成的。如此设计，具有良好的透磁性能，提高了机械强度和抗腐蚀性。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图3所示，本实施方式所述两个霍尔传感器10均由高温磁铁17、磁铁安装套18、霍尔元件20、霍尔元件安装套22、密封螺母21和第一密封圈19组成，每个高温磁铁17上套装磁铁安装套18，第一螺纹盲孔8-2和第二螺纹盲孔8-3的底端均设有磁铁安装套18，每个霍尔元件20上套装有霍尔元件安装套22，第一螺纹盲孔8-2和第二螺纹盲孔8-3的中部均设有霍尔元件安装套22，每个密封螺母21上套装有第一密封圈19，第一螺纹盲孔8-2和第二螺纹盲孔8-3的上端均设有密封螺母21。如此设计，高温磁铁17与霍尔元件20之间的距离根据实验确定后，可以使得霍尔元件20经过尼龙环3和钢环4时的输出电压变化最大。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图1～2所示，本实施方式所述测试杆总成Ⅱ还包括多个第二密封圈9，所述上端接头7、霍尔传感器安装段8、和下端接头16上均套装有至少一个第二密封圈9。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

工作原理：

首先将测试管总成Ⅰ送至油井内的有杆泵上方，通过配管柱保证测试杆总成Ⅱ在油井正常工作过程中一直处于测试管总成Ⅰ内；

测试杆总成Ⅱ连接在抽油杆的下端上，抽油杆带动测试杆总成Ⅱ在测试管总成Ⅰ内沿竖直方向上下往复运动，两个霍尔传感器10经过钢环4时的输出电压大于经过尼龙环3时的输出电压。随着测试杆总成Ⅱ的上下往复运动，每个霍尔传感器10分别输出具有一定幅值的正弦信号，该正弦信号进行整形处理后转变为幅值为5V的方波信号，将该方波信号连接至单片机，单片机在方波信号的每个上升沿触发一次，采集当前载荷传感器11的输出电压。并记录和存储所经过的上升沿个数和载荷传感器的输出电压值，所经过的上升沿个数与钢环4宽度的乘积即为抽油杆运动的位移；

为了绘制井下示功图，必须判断抽油杆的运动方向，并确定上死点（测试杆总成Ⅱ的高点）和下死点（测试杆总成Ⅱ的低点）的位置。霍尔传感器10具有与钢环4相等的轴向距离，当抽油杆向上运动时，位于上方的霍尔传感器10产生的方波信号将超前于下方的霍尔传感器10产生的方波信号，当抽油杆向下运动时，位于上方的霍尔传感器10产生的方波信号将滞后于下方的霍尔传感器10产生的方波信号，通过判断两组方波信号的相位即可判断抽油杆的运动方向。位于上方的霍尔传感器10产生的方波信号相对于下方的霍尔传感器11产生的方波信号由超前变为滞后的时刻，抽油杆正处于上死点；同理，位于上方的霍尔传感器10产生的方波信号相对于下方的霍尔传感器产生的方波信号由滞后变为超前的时刻，抽油杆正处于下死点；

测试一段时间后，将测试杆总成Ⅱ提至地面上，读取存储器中的位移和载荷数据，以抽油杆的下死点为位移零点，利用绘图程序绘制井下示功图。

Claims (2)

1.一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置，所述测试装置由测试管总成（Ⅰ）、测试杆总成（Ⅱ）、载荷传感器（11）、两个霍尔传感器（10）、电池（15）和电路板（12）组成，测试杆总成（Ⅱ）位于测试管总成（Ⅰ）的内腔中，其特征在于：所述测试管总成（Ⅰ）由上接头管（1）、外管（2）、多个尼龙环（3）、多个钢环（4）、内管（5）和下接头管（6）组成，所述内管（5）的上端与上接头管（1）连接，所述内管（5）的下端与下接头管（6）连接，所述多个尼龙环（3）和多个钢环（4）由上至下依次相间套装在内管（5）上，所述外管（2）套装在上接头管（1）的下端及下接头管（6）的上端上且内管（5）、多个尼龙环（3）和多个钢环（4）位于外管（2）的内腔中；测试杆总成（Ⅱ）包括上端接头（7）、霍尔传感器安装段（8）、电池安装管（14）和下端接头（16），所述霍尔传感器安装段（8）的上端面的中部设有阶梯孔（8-1），所述上端接头（7）的下部固装在霍尔传感器安装段（8）的阶梯孔（8-1）内，所述霍尔传感器安装段（8）的下部固装在电池安装管（14）的上部内，所述下端接头（16）的上部固装在电池安装管（14）的下部内，所述上端接头（7）的下部中心处开有盲孔（7-1），所述载荷传感器（11）设置在盲孔（7-1）内，所述霍尔传感器安装段（8）的侧壁上由上至下开有第一螺纹盲孔（8-2）和第二螺纹盲孔（8-3），第一螺纹盲孔（8-2）和第二螺纹盲孔（8-3）内各安装有一个霍尔传感器（10），两个霍尔传感器（10）的中心距与钢环（4）的高度相等，所述电池（15）和电路板（12）位于电池安装管（14）内。

2.根据权利要求1所述的一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置，其特征在于：所述外管（2）和内管（5）的材料均由奥氏体不锈钢制成的。

3、根据权利要求1或2所述的一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置，其特征在于：所述两个霍尔传感器（10）均由高温磁铁（17）、磁铁安装套（18）、霍尔元件（20）、霍尔元件安装套（22）、密封螺母（21）和第一密封圈（19）组成，每个高温磁铁（17）上套装磁铁安装套（18），第一螺纹盲孔（8-2）和第二螺纹盲孔（8-3）的底端均设有磁铁安装套（18），每个霍尔元件（20）上套装有霍尔元件安装套（22），第一螺纹盲孔（8-2）和第二螺纹盲孔（8-3）的中部均设有霍尔元件安装套（22），每个密封螺母（21）上套装有第一密封圈（19），第一螺纹盲孔（8-2）和第二螺纹盲孔（8-3）的上端均设有密封螺母（21）。

4、根据权利要求3所述的一种抽油井有杆泵的井下示功图测试装置，其特征在于：所述测试杆总成（Ⅱ）还包括多个第二密封圈（9），所述上端接头（7）、霍尔传感器安装段（8）和下端接头（16）上均套装有至少一个第二密封圈（9）。

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