CN108253190A - 一种检测止回阀工作状态的装置 - Google Patents

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Abstract

一种检测止回阀工作状态的装置包，其中，机械部分设有液体入口、液体出口、阀芯、阀座、阀体、阀腔、橡胶减震垫、弹簧、指示杆、阀芯行程腔、盖板、底座、护罩，数据采集部分设有温度检测单元、振动检测单元、压力检测单元、防拆检测单元、阀芯位置检测单元、无线传输单元、数据存储单元、数据显示单元，分别与信号处理单元连接，并设有独立的电源模块；优点为：安全可靠，采集的数据既可现场实时显示，也可无线传输，工作人员可实时查看，提高现场问题反应速度，避免能源浪费，减少设备磨损，还具有防盗功能，对根据止回阀计算产液量的公式给出修正方法，大幅提高产液量计算精度。

Description

一种检测止回阀工作状态的装置
技术领域
本发明属于油田开采监控技术领域，特别涉及一种检测止回阀工作状态的装置。
背景技术
在油田应用中，为了防止已被抽汲到地面的液体倒流入井筒中，在油井采油树处安装一个止回阀，实现液体单向流动。在实际应用中，当油井不出液或止回阀的阀芯被卡住时，通过外观无法判断，只有通过油井量液时才会发现此问题，导致油井长时间空转，造成能源浪费，设备磨损。针对此问题，需要一种新技术、新方法解决此问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种检测止回阀工作状态的装置。
本发明采用的技术方案为：一种检测止回阀工作状态的装置，包含机械部分和数据采集部分，其中，机械部分设有液体入口、液体出口、阀芯、阀座、阀体、阀腔、橡胶减震垫、弹簧、指示杆、阀芯行程腔、盖板、底座、护罩；液体入口与液体出口通过阀体连接在一起；阀座位于阀体内部，将液体入口与液体出口连接在一起，阀座可从阀体中拆出更换；阀芯位于阀座上部，且在阀芯内部上下移动，与阀座接触进行密封，可从阀座中拆出更换；所述的橡胶减震垫位于阀芯上部，并且与阀芯接触；所述的指示杆位于橡胶减震垫上部且两者连接在一起，指示杆先后穿过弹簧、盖板，并进入到阀芯行程腔中；其中，阀芯、橡胶减震垫、弹簧、指示杆位于阀腔中；盖板位于阀座上方，并与底座接触，底座上部设有护罩，护罩将数据采集部分罩在内部，数据采集部分设有温度检测单元、振动检测单元、压力检测单元、防拆检测单元、阀芯位置检测单元、无线传输单元、数据存储单元、数据显示单元，分别与信号处理单元连接，并设有独立的电源模块，底座中设有温度检测单元所需的检测孔、压力检测单元所需的固定孔、阀芯位置检测单元所需的探测孔、防拆检测单元所需的安装孔，其中，阀芯位置检测单元可采用霍尔传感器、金属探测器、光电开关、压力传感器检测阀芯的位置；所述的温度检测单元与信号处理单元连接，用于检测止回阀内液体温度；所述的振动检测单元与信号处理单元连接，用于检测止回阀的振动情况；所述的压力检测单元与信号处理单元连接，用于检测阀腔中的压力；所述的防拆检测单元与信号处理单元连接，用于检测护罩拆除情况；所述的阀芯位置检测单元与信号处理单元连接，用于检测阀芯移动情况；所述的无线传输单元与信号处理单元连接，用于实现数据无线传输；所述的数据存储单元与信号检测单元连接，用于实现数据的存储；所述的数据显示单元与信号处理单元连接，用于显示采集到的数据；所述的电源模块为温度检测单元、振动检测单元、压力检测单元、防拆检测单元、阀芯位置检测单元、无线传输单元、数据存储单元、数据显示单元、信号处理单元提供工作所需的电源。
所述的阀芯和阀座可更换。
所述的指示杆穿过弹簧、盖板并可自由移动。
所述的阀芯行程腔与阀腔连通。
所述的橡胶减震垫在弹簧的作用下与阀芯接触。
所述的电源模块位于护罩中，可采用电池供电。
根据止回阀工作状态计算油井产液量时，需要将抽油杆进入混合液中的体积计算在油井产液量中，其每次下冲程中，需要修正的油井产液量为：
公式（1）
其中，Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
d为抽油杆的直径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为抽油机第i次在下冲程时阀芯20上升的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
根据抽油机下冲程单次产液量修正值，通过公式（2）可计算得出日产液量修正值：
公式（2）
其中，Q修为抽油机日产液量的修正值，单位为m3；
Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内周期的个数。
本发明的有益效果为：安全可靠，采集的数据既可现场实时显示，也可无线传输，工作人员可实时查看并落实设备工作状态，提高现场问题反应速度，避免能源浪费，减少设备磨损，同时，可实时检测设备是否被拆开，具体防盗功能，并且对根据止回阀计算产液量的公式给出修正方法，大幅提高产液量计算精度。
附图说明
图1为本发明的电气连接示意图。
图2为本发明的结构示意图。
其中，1为温度检测单元，2为振动检测单元，3为压力检测单元，4为防拆检测单元，5为阀芯位置检测单元，6为数据显示单元，7为信号处理单元，8为数据存储单元，9为无线传输单元，10为电源模块，11为固定孔，12为探测孔，13为检测孔，14为磁铁，15为盖板，16为指示杆，17为液体入口，18为橡胶减震垫，19为阀座，20为阀芯，21为阀体，22为液体出口，23为阀腔，24为弹簧，25为底座，26为安装孔，27为阀芯行程腔，28为护罩。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
一种检测止回阀工作状态的装置，包含机械部分和数据采集部分，其中，机械部分设有液体入口17、液体出口22、阀芯20、阀座19、阀体21、阀腔23、橡胶减震垫18、弹簧24、指示杆16、阀芯行程腔27、盖板15、底座25、护罩28；液体入口17与液体出口22通过阀体21连接在一起；阀座19位于阀体21内部，将液体入口17与液体出口22连接在一起，阀座19可从阀体21中拆出更换；阀芯20位于阀座19上部，且在阀芯20内部上下移动，与阀座19接触进行密封，可从阀座19中拆出更换；所述的橡胶减震垫18位于阀芯20上部，并且与阀芯20接触；所述的指示杆16位于橡胶减震垫18上部且两者连接在一起，指示杆16先后穿过弹簧24、盖板15，并进入到阀芯行程腔27中；其中，阀芯20、橡胶减震垫18、弹簧24、指示杆16位于阀腔23中；盖板15位于阀座19上方，并与底座25接触，底座25上部设有护罩28，护罩28将数据采集部分罩在内部，数据采集部分设有温度检测单元1、振动检测单元2、压力检测单元3、防拆检测单元4、阀芯位置检测单元5、无线传输单元9、数据存储单元8、数据显示单元6，分别与信号处理单元7连接，并设有独立的电源模块10，底座25中设有温度检测单元1所需的检测孔13、压力检测单元3所需的固定孔11、阀芯位置检测单元5所需的探测孔12、防拆检测单元4所需的安装孔26，其中，阀芯位置检测单元5可采用霍尔传感器、金属探测器、光电开关、压力传感器检测阀芯20的位置；所述的温度检测单元1与信号处理单元7连接，用于检测止回阀内液体温度；所述的振动检测单元2与信号处理单元7连接，用于检测止回阀的振动情况；所述的压力检测单元3与信号处理单元7连接，用于检测阀腔23中的压力；所述的防拆检测单元4与信号处理单元7连接，用于检测护罩28拆除情况；所述的阀芯位置检测单元5与信号处理单元7连接，用于检测阀芯20移动情况；所述的无线传输单元9与信号处理单元7连接，用于实现数据无线传输；所述的数据存储单元8与信号处理单元7连接，用于实现数据的存储；所述的数据显示单元6与信号处理单元7连接，用于显示采集到的数据；所述的电源模块10为温度检测单元1、振动检测单元2、压力检测单元3、防拆检测单元4、阀芯位置检测单元5、无线传输单元9、数据存储单元8、数据显示单元6、信号处理单元7提供工作所需的电源。
所述的阀芯20和阀座19可更换。
所述的指示杆16穿过弹簧24、盖板15并可自由移动。
所述的阀芯行程腔27与阀腔23连通。
所述的橡胶减震垫18在弹簧24的作用下与阀芯20接触。
所述的电源模块10位于护罩28中，可采用电池供电。
根据止回阀工作状态计算油井产液量时，需要将抽油杆进入混合液中的体积计算在油井产液量中，其每次下冲程中，需要修正的油井产液量为：
公式（1）
其中，Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
d为抽油杆的直径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为抽油机第i次在下冲程时阀芯20上升的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
根据抽油机下冲程单次产液量修正值，通过公式（2）可计算得出日产液量修正值：
公式（2）
其中，Q修为抽油机日产液量的修正值，单位为m3；
Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内周期的个数。
现结合图1和图2详细介绍本发明采用霍尔传感器检测止回阀工作状态的结构。一种检测止回阀工作状态的装置包含机械部分和数据采集部分，其中，机械部分设有液体入口17、液体出口22、阀芯20、阀座19、阀体21、阀腔23、橡胶减震垫18、弹簧24、指示杆16、阀芯行程腔27、盖板15、底座25、护罩28；液体入口17与液体出口22通过阀体21连接在一起；阀座19位于阀体21内部，将液体入口17与液体出口22连接在一起，阀座19可从阀体21中直接拆出更换；阀芯20位于阀座19上部，可在阀腔23内部上下移动，与阀座19接触进行密封，可从阀座19中拆出更换；橡胶减震垫18位于阀芯20上部，并且与阀芯20接触；指示杆16位于橡胶减震垫18上部且两者连接在一起，指示杆16先后穿过弹簧24、盖板15，并进入到阀芯行程腔27中；其中，阀芯20、橡胶减震垫18、弹簧24、指示杆16位于阀腔23中；盖板15位于阀座19上方，并与底座25接触，底座25上部设有护罩28，护罩28将数据采集部分罩在内部，数据采集部分设有温度检测单元1、振动检测单元2、压力检测单元3、防拆检测单元4、阀芯位置检测单元5、无线传输单元9、数据存储单元8、数据显示单元6，分别与信号处理单元7连接，并设有独立的电源模块10，底座25中设有温度检测单元1所需的检测孔13、压力检测单元3所需的固定孔11、阀芯位置检测单元5所需的探测孔12、防拆检测单元4所需的安装孔26，其中，阀芯位置检测单元5采用霍尔传感器进行检测。
另外，阀芯位置检测单元5可采用霍尔传感器、金属探测器、光电开关、压力传感器检测阀芯20的位置，实施例中以采用霍尔传感器方式进行描述，此处不再描述，如果采用金属探测器检测阀芯20位置，可直接将金属探测器安装到阀芯行程腔27顶部，当阀芯20上移时，带动指示杆16上移，指示杆16上移靠近金属探测器，金属探测器检测到开关信号后发送至信号处理单元7，信号处理单元7通过开关信号得知阀芯20的移动情况；如果采用光电开关检测阀芯20的位置，光电开关应采用“U”型结构，可安装到阀芯行程腔27顶部，当指示杆16上移挡住光线时，光电开关给出开关信号，并发送至信号处理单元7，信号处理单元7通过开关信号得知阀芯20的移动情况；如果采用压力传感器检测阀芯20的位置，将压力传感器安装到指示杆16的上部并通过配套弹簧24与指示杆16接触，当阀芯20上移时，使指示杆16上移并将弹簧24压缩，弹簧24作用力反馈至压力传感器受力面，压力传感器将信号发送至信号处理单元7，信号处理单元7可判断出指示杆16的移动情况，进而得知阀芯20的移动情况。
根据以上方式检测到止回阀的位置变化后，对阀芯20上移时间进行累加，可根据以下公式（3）计算出抽油机上冲程单次产液量。
公式（3）
其中，Q(i)为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
D为抽油机泵径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为阀芯20第i次在上冲程时上移的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
根据公式（3）计算得出的油井产液量比实际测量产液量要低，计算出的产液量需要再增加由于抽油杆进入油井混合液而溢出的一部分液体，故根据止回阀计算油井产液量时，需要对产液量进行修正，其修正量按照公式（1）计算，具体如下：
公式（1）
其中，Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
d为抽油杆的直径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为抽油机第i次在下冲程时阀芯20上升的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
将公式（1）和公式（3）合并，计算得出修正后的抽油机一个周期产液量公式（4）：
公式（4）
其中，Q(i)为抽油机在第i个周期的产液量，单位为m3；
D为抽油机泵径，单位为mm；
d为抽油杆的直径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
T1i为阀芯20第i次在抽油机上冲程中上移的时间，单位为s；
T2i为阀芯20第i次在抽油机下冲程中上移的时间，单位为s；
在公式（4）的基础上，通过公式（5）可计算得出油井修正后的日产液量：
公式（5）
其中，Q为抽油机的日产液量，单位为m3；
Q(i)为抽油机在第i个周期内的产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内周期的个数。
本发明在实际应用时，地层中的油水气混合液通过抽油机抽汲至地面，通过油管流至止回阀，从止回阀液体入口17进入止回阀内部，在抽油机上冲程过程中，从底层中抽汲的混合液逐渐增多，油管与止回阀之间的压力也不断增大，当压力达到一定程度时，阀芯20下部的液体将阀芯20托起，阀芯20上移，阀芯20移动时将推力依次传递至橡胶减震垫18、指示杆16、弹簧24，指示杆16与橡胶减震垫18通过螺纹连接在一起，弹簧24穿过指示杆16，弹簧24一端与盖板15接触，另一端与橡胶减震垫18接触，当阀芯20底部的压力小于阀芯20上部的压力时，在弹簧24的作用下，将阀芯20下压至阀座19，使阀芯20与阀座19密封，防止液体从止回阀的液体出口22倒流入液体入口17；指示杆16可自由穿过盖板15，由于本实施例中阀芯位置检测单元5采用霍尔传感器原理检测阀的移动情况，故在指示杆16的顶部安装一个磁铁14，磁铁14不能穿过盖板15，可在阀芯行程腔27中上下自由活动，阀芯位置检测单元5安装在探测孔12中，为了便于调节阀芯位置检测单元5与磁铁14的距离，将阀芯位置检测单元5固定在一个金属杆上，调节位置时，仅需上下移动金属杆位置即可，阀芯行程腔27与阀腔23相通并且压力保持一致，阀芯20向上移动后，信号处理单元7通过阀芯位置检测单元5获取到阀芯20上移信息，启动信号处理单元7内部的定时器对阀芯20的上移时间计数，流入的液体流入阀腔23后通过液体出口22流入到油管管线中，当阀芯20底部的压力小于阀芯20上部的压力时，在弹簧24的作用下，将阀芯20下压至阀座19，使阀芯20与阀座19密封，防止液体从止回阀的液体出口22倒流入液体入口17，信号处理单元7通过阀芯位置检测单元5获取到阀芯20下移，停止内部的定时器计数，通过公式可计算出抽油机一个周期内修正后的产液量，根据公式可计算得出抽油机修正后的日产液量。在混合液流经阀腔23时，通过安装在固定孔11处的压力检测单元3实时采集阀腔23中的压力数据，并将采集的数据传输至信号处理单元7；通过安装在检测孔13中的温度检测单元1，可实时检测阀体21中液体的温度，并将数据传输至信号处理单元7，信号处理单元7接收压力检测单元3、温度检测单元1、阀芯位置检测单元5的信号并进行处理，将采集到的数据保存至数据存储单元8，防止数据丢失，并将采集的数据通过数据显示单元6实时显示，便于查看，也可通过无线传输单元9将采集到的数据通过无线方式发送出去；与信号处理单元7连接的振动检测单元2实时检测止回阀工作时阀芯20的振动情况，当阀芯20有规律的振动时，信号处理单元7默认止回阀工作正常，可作为辅助功能检测止回阀的工作状态；为了防止止回阀护罩28被破坏或被盗，在安装孔26处安装防拆检测单元4，防拆检测单元4与信号处理单元7连接，当护罩28安装正常时，防拆检测单元4输出信号为高电平，则信号处理单元7认为护罩28安装正常；当护罩28遭到人为破坏或者被盗时，防拆检测单元4输出低电平至信号处理单元7，信号处理单元7检测到该信息后，将该信息保存至数据存储单元8，显示在数据显示单元6中，并通过无线方式将该信息发送出去，提示监控人员及时发现，及时处理，防止在护罩28内部的数据采集部分遭到破坏，造成更大的损失。为了便于后期的维护维修，护罩28可从底座25上直接拆卸更换，底座25与阀体21通过螺纹固定，阀座19和阀芯20可直接更换，根据油井的产液量情况，可更换不同的阀芯20和阀座19，扩大产品的适应性。另外，电源模块10为温度检测单元1、振动检测单元2、压力检测单元3、防拆检测单元4、阀芯位置检测单元5、无线传输单元9、数据存储单元8、数据显示单元6、信号处理单元7提供工作所需的电源，可采用电池供电。

Claims (7)

1.一种检测止回阀工作状态的装置，包含机械部分和数据采集部分，其特征在于：其中，机械部分设有液体入口（17）、液体出口（22）、阀芯（20）、阀座（19）、阀体（21）、阀腔（23）、橡胶减震垫（18）、弹簧（24）、指示杆（16）、阀芯行程腔（27）、盖板（15）、底座（25）、护罩（28）；液体入口（17）与液体出口（22）通过阀体（21）连接在一起；阀座（19）位于阀体（21）内部，将液体入口（17）与液体出口（22）连接在一起，阀座（19）可从阀体（21）中拆出更换；阀芯（20）位于阀座（19）上部，且在阀芯（20）内部上下移动，与阀座（19）接触进行密封，可从阀座（19）中拆出更换；所述的橡胶减震垫（18）位于阀芯（20）上部，并且与阀芯（20）接触；所述的指示杆（16）位于橡胶减震垫（18）上部且两者连接在一起，指示杆（16）先后穿过弹簧（24）、盖板（15），并进入到阀芯行程腔（27）中；其中，阀芯（20）、橡胶减震垫（18）、弹簧（24）、指示杆（16）位于阀腔（23）中；盖板（15）位于阀座（19）上方，并与底座（25）接触，底座（25）上部设有护罩（28），护罩（28）将数据采集部分罩在内部，数据采集部分设有温度检测单元（1）、振动检测单元（2）、压力检测单元（3）、防拆检测单元（4）、阀芯位置检测单元（5）、无线传输单元（9）、数据存储单元（8）、数据显示单元（6），分别与信号处理单元（7）连接，并设有独立的电源模块（10），底座（25）中设有温度检测单元（1）所需的检测孔（13）、压力检测单元（3）所需的固定孔（11）、阀芯位置检测单元（5）所需的探测孔（12）、防拆检测单元（4）所需的安装孔（26），其中，阀芯位置检测单元（5）可采用霍尔传感器、金属探测器、光电开关、压力传感器检测阀芯（20）的位置；所述的温度检测单元（1）与信号处理单元（7）连接，用于检测止回阀内液体温度；所述的振动检测单元（2）与信号处理单元（7）连接，用于检测止回阀的振动情况；所述的压力检测单元（3）与信号处理单元（7）连接，用于检测阀腔（23）中的压力；所述的防拆检测单元（4）与信号处理单元（7）连接，用于检测护罩（28）拆除情况；所述的阀芯位置检测单元（5）与信号处理单元（7）连接，用于检测阀芯（20）移动情况；所述的无线传输单元（9）与信号处理单元（7）连接，用于实现数据无线传输；所述的数据存储单元（8）与信号处理单元（7）连接，用于实现数据的存储；所述的数据显示单元（6）与信号处理单元（7）连接，用于显示采集到的数据；所述的电源模块（10）为温度检测单元（1）、振动检测单元（2）、压力检测单元（3）、防拆检测单元（4）、阀芯位置检测单元（5）、无线传输单元（9）、数据存储单元（8）、数据显示单元（6）、信号处理单元（7）提供工作所需的电源。
2.根据权利要求1所述的一种检测止回阀工作状态的装置，其特征在于：所述的阀芯（20）和阀座（19）可更换。
3.根据权利要求1所述的一种检测止回阀工作状态的装置，其特征在于：所述的指示杆（16）穿过弹簧（24）、盖板（15）并可自由移动。
4.根据权利要求1所述的一种检测止回阀工作状态的装置，其特征在于：所述的阀芯行程腔（27）与阀腔（23）连通。
5.根据权利要求1所述的一种检测止回阀工作状态的装置，其特征在于：所述的橡胶减震垫（18）在弹簧（24）的作用下与阀芯（20）接触。
6.根据权利要求1所述的一种检测止回阀工作状态的装置，其特征在于：所述的电源模块（10）位于护罩（28）中，可采用电池供电。
7.一种基于检测止回阀工作状态的装置对油井产液量计算的修正方法，其特征在于：根据止回阀工作状态计算油井产液量时，需要将抽油杆进入混合液中的体积计算在油井产液量中，其每次下冲程中，需要修正的油井产液量为：
公式（1）
其中，Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
d为抽油杆的直径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为抽油机第i次在下冲程时阀芯（20）上升的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
根据抽油机下冲程单次产液量修正值，通过公式（2）可计算得出日产液量修正值：
公式（2）
其中，Q修为抽油机日产液量的修正值，单位为m3；
Q修(i)为抽油机第i次在下冲程的修正产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内周期的个数。
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