CN110440670A - 一种采油树升高自动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树，包括：与采油树固定连接并跟随采油树进行升高的固定组件、与固定组件连接并通过固定组件带动升高的磁性体、以及设置于磁性体升高面一侧的磁翻板指示器和/或升高信号传输器；其中，在磁性体的升高过程中，磁翻板指示器通过与磁性体的磁耦合作用改变对应高度处的磁翻片的状态，指示磁性体在对应高度下的刻度值；和/或，在磁性体的升高过程中，升高信号传输器通过与磁性体的磁耦合作用改变对应高度处的磁性开关的闭合或断开，输出与磁性体所处高度对应的电流信号。通过实施本发明，使得测量更加精准稳定，提高了采油树树高监测的准确性；可对采油树树高进行实时的连续监测。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采工程领域，尤其涉及一种采油树升高自动监测装置。
背景技术
在油气开采开发中，需通过采油树油嘴节流降温后进入下游生产工艺系统，在油嘴上游压力温度与地层压力温度基本一致，处于高压高温状态。当生产井固井质量存在缺陷或者生产井属于高温、超高温井时，在生产过程中会由于温度的传递，将导致套管、油管受热膨胀，最终表现为采油树升高。而采油树的升高一方面影响地面管线、设备的应力分布，管线有断裂的风险，另一方面采油树升高也将导致采油树与周围管线结构发生接触，从而造成采油树的损坏等，特别在海上采油采气平台上，由于空间受限，各设备、管线紧凑，采油树的升高受到严重的限制，稍有不慎将发生毁灭性的灾难。
在一般的采油采气过程中，需要关注采油树的升高，目前的做法基本上是初始时标记零点，在生产过程中用直尺进行标记点上升距离的测量，从而测量采油树升高高度。由于受巡检次数的限制，对树高不能进行连续不间断的监控，同时由于测量误差和人为误差的叠加使得不能准确的测量采油树的升高。另外由于得到的采油树数据不连续，并不能准确反映树高与油温、产量之间的关系，在对单井进行配产分析时缺乏一手重要资料。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术对树高不能进行连续不间断的监控，同时由于测量误差和人为误差的叠加使得不能准确的测量采油树的升高，另外由于得到的采油树数据不连续，并不能准确反映树高与油温、产量之间的关系，在对单井进行配产分析时缺乏一手重要资料的缺陷，提供一种采油树升高自动监测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造了一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树，包括：
与所述采油树固定连接并跟随所述采油树进行升高的固定组件、与所述固定组件连接并通过所述固定组件带动升高的磁性体、以及设置于所述磁性体升高面一侧的磁翻板指示器和/或升高信号传输器；
其中，在所述磁性体的升高过程中，所述磁翻板指示器通过与所述磁性体的磁耦合作用改变对应高度处的磁翻片的状态，指示所述磁性体在对应高度下的刻度值；
和/或，在所述磁性体的升高过程中，所述升高信号传输器通过与所述磁性体的磁耦合作用改变对应高度处的磁性开关的闭合或断开，输出与所述磁性体所处高度对应的电流信号。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述固定组件包括：至少一个固定在所述采油树上的采油树卡子、一端与所述采油树卡子固定连接的采油树连接杆、与所述采油树连接杆另一端固定连接的零位调节旋钮、一端可卷缩在所述零位调节旋钮上的连接线；
所述连接线的另一端固定连接所述磁性体。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述磁翻板指示器包括：标尺以及设于所述标尺一侧并与每个刻度对应设有一磁翻片的磁翻板；
所述磁性体升高过程中，所述磁翻片通过与所述磁性体的磁耦合作用，在对应刻度处进行翻转，翻转至具有标识的一面，显示所述磁性体对应的高度变化。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，初始状态下，所述磁性体设于所述标尺的零刻度处，所述升高信号传输器输出预设的与所述磁性体位于所述标尺零刻度处时对应的电流信号，所述电流信号与高度成正比关系。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述升高信号传输器包括：多个在垂直设置在一主导管内的所述磁性开关、与所述磁性开关相连的电阻、用于获取电阻信号的传感器、用于将所述电阻信号转换为电流信号的转换器、以及用于输出电流信号的传送器；
所述磁性体升高过程中，对应高度处的所述磁性开关通过与所述磁性体的磁耦合作用进行关闭或断开，改变电阻信号，转换输出与所述磁性体所处高度对应的电流信号。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，还包括：固定放置的筒体，所述磁性体通过所述连接线垂钓在所述筒体内，并在所述筒体内跟随所述采油树进行升高；
所述磁翻板指示器和/或所述升高信号传输器固定安装在所述筒体一侧。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述零位调节旋钮上设置有摇杆，用于在初始状态下通过所述摇杆旋转所述零位调节旋钮，通过所述连接线控制所述磁性体对准所述标尺的零刻度处。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，还包括：设置在所述筒体顶部用于密封所述筒体的带孔法兰，中间带孔用于供所述连接线通过。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述连接线与所述零位调节旋钮连接后直接放置在所述采油树连接杆的腔室内，通过所述采油树连接杆上部的锁紧销将所述零位调节旋钮与所述采油树连接杆进行固定。
优选地，在本发明所述的采油树升高自动监测装置中，所述采油树卡子至少包括两个，通过螺栓与所述采油树进行固定。
本发明通过固定组件将采油树的升高转换为磁性体的位移，而磁性体的位移则可以通过磁耦合作用对磁翻板指示器中磁翻片进行翻转并在对应刻度上直接于现场显示，以达到现场巡检可正常读数的功能，另外可以通过升高信号传输器将升高转换为模拟量传送出去，实现远程可实时监控采油树升高的功能，使得采油树升高自动监测装置的测量更加精准稳定，提高了采油树树高监测的准确性，可对采油树树高进行现场以及远程的实时连续监测。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明采油树升高自动监测装置应用于采油树上时的第一实施例安装示意图；
图2是本发明采油树升高自动监测装置中磁翻板指示器8的组成示意图；
图3是本发明采油树升高自动监测装置应用于采油树上时的第二实施例安装示意图；
图4是本发明采油树升高自动监测装置应用于采油树上时的第三实施例安装示意图；
附图中，1：采油树连接杆，2：零位调节旋钮，21：锁紧销，22：摇杆，3：带孔法兰，4：升高信号传输器，41：主导管，5：连接线，6：磁性体，7：筒体，8：磁翻板指示器，81：标尺，82：磁翻板，821：磁翻片，9：采油树卡子，10：采油树，11：采油树阀门，12：地面。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明主要解决的技术问题是提供一种可对采油树树高持续监测的采油树升高自动监测装置，采用该装置替代了原有的直尺，利用采油树的升高位移带动与之相连的磁性体进行上下移动，利用磁性体的上下移动带动磁翻板指示器中磁翻板的磁翻片的翻转，最终通过现场磁翻板翻转高度测出采油树升高高度，同时结合升高信号传输器，将相应的树高转换为模拟信号，传送至中央控制室，进行远程的实时监测，从而对采油树升高进行远程、连续、精准的监测。
第一实施例，图1是本发明采油树升高自动监测装置应用于采油树上时的安装示意图，如图1所示，本发明构造了一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树10，包括：与采油树10固定连接并跟随采油树10进行升高的固定组件、与固定组件连接并通过固定组件带动升高的磁性体6、以及设置于磁性体6升高面一侧的磁翻板指示器8和升高信号传输器4；
其中，在磁性体6的升高过程中，磁翻板指示器8通过与磁性体6的磁耦合作用改变对应高度处的磁翻片821的状态，指示磁性体6在对应高度下的刻度值；
在磁性体6的升高过程中，升高信号传输器4通过与磁性体6的磁耦合作用改变对应高度处的磁性开关的闭合或断开，输出与磁性体6所处高度对应的电流信号。
具体地，该固定组件包括：至少一个固定在采油树上的采油树卡子9、一端与采油树卡子9固定连接的采油树连接杆1、与采油树连接杆1另一端固定连接的零位调节旋钮2、一端可卷缩在零位调节旋钮2上的连接线5，连接线5的另一端固定连接磁性体6。其中，连接线5具有坚韧、柔软的特性，磁性体6是具有磁性的球状体，并具有一定重量，可保证连接线5始终处于铅直的状态。连接线5与零位调节旋钮2连接后直接放置在采油树连接杆1的腔室内，通过采油树连接杆1上部的锁紧销21将零位调节旋钮2与采油树连接杆1进行固定，并且采油树连接杆1与采油树10始终保持垂直固定连接。由于零位调节旋钮2被固定，连接线5连接的磁性体6会保持一个固定的高度，若要调整磁性体6的高度，其零位调节旋钮2上还设置有摇杆22，用于当零位调节旋钮2的固定状态被解除，需要调整磁性体6的高度时，可通过摇杆22调节磁性体6所处的高度，进一步在初始状态下控制磁性体6对准标尺81的零刻度处。
其中，为了保证磁性体6实时跟随采油树10升高，因此必须保证采油树卡子9与采油树10之间的稳定连接，因此优选采油树卡子9至少包括两个，通过螺栓与采油树10进行固定，令采油树连接杆1与采油树10始终保持垂直固定连接。在其他实施例中，可选择焊接等固定方式完成采油树卡子9与采油树10的固定连接。
由于该实施例中采用连接线5，为了保证其磁性体6能够在一定相对稳定的环境中与磁翻片821进行磁耦合作用，因此还包括：固定放置的筒体7，优选固定放置在地面或甲板面上。零位调节旋钮2位于所述筒体7的正上方，磁性体6通过连接线5垂钓在筒体7内，并在筒体7内跟随采油树10进行升高。
相应地，磁翻板指示器8和/或升高信号传输器4固定安装在筒体7一侧。同时，为了避免磁性体6受到外部环境灰尘等因素的影响，还包括：设置在筒体7顶部用于密封筒体7的带孔法兰3，中间带孔用于供连接线5通过。
在其他实施例中，可直接通过采油树连接杆固定连接一可调节长度的伸缩杆，该升缩杆固定连接磁性体，这样可保证磁性体始终保持在一个稳定且不会摇晃的状态，可准确与对应高度处的磁翻片和/或磁性开关进行磁耦合作用，在此不再赘述。
如图2所示，磁翻板指示器8包括：标尺81以及设于标尺81一侧并与每个刻度对应设有一磁翻片821的磁翻板82。由磁翻片组成的磁翻板，每个翻片的尺寸、质量大小相等，内部放置一个磁柱，磁柱的磁极呈N-S规律互相自锁吸合，在没有外部磁场作用时，翻片互相吸合连成一个整体。
初始状态下，磁性体6设于标尺81的零刻度处，是磁性体6的中心位置与标尺81的零刻度处对应，磁性体6升高过程中，磁翻片821通过与磁性体6的磁耦合作用，在对应刻度处进行翻转，翻转至具有标识的一面，以连续具有标识的一面显示磁性体6对应的高度变化。其中，标尺的刻度可优选处于两磁翻片分界处。
当采油树10升高时，通过采油树连接杆1和连接线5带动磁性体6往上移动，磁性体6就会对应零刻度以上，使对应位置的磁翻片821发生翻转，翻转至具有标识的一面，并保持该具有标识的一面，直至磁性体6发生回降，例如磁翻片821由原来的白色翻转为红色，这样用户便可从红色与白色的分界处对应读取标尺的刻度，或者从红色处对应读取标尺的刻度，清楚获取采油树升高的高度，无需人为地到现场通过标尺进行测量。
升高信号传输器4包括：多个在垂直设置在一主导管41内的磁性开关、与磁性开关相连的电阻、用于获取电阻信号的传感器、用于将电阻信号转换为电流信号的转换器、以及用于输出电流信号的传送器。优选地，主导管41竖向设置在磁性体6或者筒体7一侧。
初始状态下，升高信号传输器4输出预设的与磁性体6位于标尺81零刻度处时对应的电流信号，电流信号与高度成正比关系。磁性体6升高过程中，对应高度处的磁性开关通过与磁性体的磁耦合作用进行关闭或断开，改变电阻信号，转换输出与磁性体6所处高度对应的电流信号。在本实施例中，优选磁性体6升高过程中，对应高度处的磁性开关通过与磁性体的磁耦合作用进行断开或闭合，减小电阻，转换输出增大后的电流信号，由于电流信号与高度成正比关系，并且初始状态时，预设了磁性体6位于标尺81零刻度处时对应的电流信号，因此可通过该正比关系对应计算出电流信号所对应的高度，从而通过传送器传送信号至中央控制室，以达到现场巡检可正常读数，中央控制室可远程实时监控采油树升高的功能，还可自动保存数据，用以分析产量与树高的关系。
当采油树树高降低时，亦可通过磁耦合作用，将磁翻板中显示具有标识的一面翻转至没有标识的一面，升高信号传输器输出高度降低时对应的电流信号。
且，本发明的升高信号传输器，在将现场模拟值直接传输至中央控制室进行实时监控的同时，可设置报警值，当升高达到设定值时可在中央控制产生报警提醒。且，在远程监控时，若监测到发生报警，可远程进行关井，实现更加安全可靠的生产。
第二实施例，如图3所示，本发明构造了一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树10，包括：与采油树10固定连接并跟随采油树10进行升高的固定组件、与固定组件连接并通过固定组件带动升高的磁性体6、以及设置于磁性体6升高面一侧的磁翻板指示器8；其中，在磁性体6的升高过程中，磁翻板指示器8通过与磁性体6的磁耦合作用改变对应高度处的磁翻片821的状态，指示磁性体6在对应高度下的刻度值。
本实施例的采油树升高自动监测装置相较于第一实施例，只设置了磁翻板指示器8，其他部件与第一实施例相同，在此不再重复赘述。
第三实施例，如图4所示，本发明构造了一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树10，包括：与采油树10固定连接并跟随采油树10进行升高的固定组件、与固定组件连接并通过固定组件带动升高的磁性体6、以及设置于磁性体6升高面一侧的升高信号传输器4；其中，在磁性体6的升高过程中，升高信号传输器4通过与磁性体6的磁耦合作用改变对应高度处的磁性开关的闭合或断开，输出与磁性体6所处高度对应的电流信号。
本实施例的采油树升高自动监测装置相较于第一实施例，只设置了升高信号传输器4，其他部件与第一实施例相同，在此不再重复赘述。
在其他实施例中，如磁翻板指示器8和/或升高信号传输器4与采油树本体距离较近时，可以直接在采油树本体上固定磁铁，通过磁铁带动磁性体的上下移动；如采油树下方大法兰位置合适时，只需将采油树连接杆与法兰螺栓固定在一起，从而将采油树的升高转换为磁性体的上下位移，在此不再赘述。
本发明通过固定组件将采油树的升高转换为磁性体的位移，而磁性体的位移则可以通过磁耦合作用对磁翻板指示器中磁翻片进行翻转并在对应刻度上直接于现场显示，以达到现场巡检可正常读数的功能，另外可以通过升高信号传输器将升高转换为模拟量传送出去，实现远程可实时监控采油树升高的功能，使得采油树升高自动监测装置的测量更加精准稳定，提高了采油树树高监测的准确性，可对采油树树高进行现场以及远程的实时连续监测。
另外还可通过远程控制室，对采油树树高进行远程监控，自动保存数据，用以分析产量与树高的关系；可在远程生产时若采油树树高触发报警可进行远程关井，更加安全可靠的生产；可准确采集采油树升高的实时数据，对采油树单井的动态分析提供准确、可靠的数据库。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种采油树升高自动监测装置，适用于采油树(10)，其特征在于，包括：
与所述采油树(10)固定连接并跟随所述采油树(10)进行升高的固定组件、与所述固定组件连接并通过所述固定组件带动升高的磁性体(6)、以及设置于所述磁性体(6)升高面一侧的磁翻板指示器(8)和/或升高信号传输器(4)；
其中，在所述磁性体(6)的升高过程中，所述磁翻板指示器(8)通过与所述磁性体(6)的磁耦合作用改变对应高度处的磁翻片(821)的状态，指示所述磁性体(6)在对应高度下的刻度值；
和/或，在所述磁性体(6)的升高过程中，所述升高信号传输器(4)通过与所述磁性体(6)的磁耦合作用改变对应高度处的磁性开关的闭合或断开，输出与所述磁性体(6)所处高度对应的电流信号。
2.根据权利要求1所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述固定组件包括：至少一个固定在所述采油树(10)上的采油树卡子(9)、一端与所述采油树卡子(9)固定连接的采油树连接杆(1)、与所述采油树连接杆(1)另一端固定连接的零位调节旋钮(2)、一端可卷缩在所述零位调节旋钮(2)上的连接线(5)；
所述连接线(5)的另一端固定连接所述磁性体(6)。
3.根据权利要求2所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述磁翻板指示器(8)包括：标尺(81)以及设于所述标尺(81)一侧并与每个刻度对应设有一磁翻片(821)的磁翻板(82)；
所述磁性体(6)升高过程中，所述磁翻片(821)通过与所述磁性体(6)的磁耦合作用，在对应刻度处进行翻转，翻转至具有标识的一面，显示所述磁性体(6)对应的高度变化。
4.根据权利要求3所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，初始状态下，所述磁性体(6)设于所述标尺(81)的零刻度处，所述升高信号传输器(4)输出预设的与所述磁性体(6)位于所述标尺(81)零刻度处时对应的电流信号，所述电流信号与高度成正比关系。
5.根据权利要求1所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述升高信号传输器(4)包括：多个在垂直设置在一主导管(41)内的所述磁性开关、与所述磁性开关相连的电阻、用于获取电阻信号的传感器、用于将所述电阻信号转换为电流信号的转换器、以及用于输出电流信号的传送器；
所述磁性体(6)升高过程中，对应高度处的所述磁性开关通过与所述磁性体的磁耦合作用进行关闭或断开，改变电阻信号，转换输出与所述磁性体(6)所处高度对应的电流信号。
6.根据权利要求1所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，还包括：固定放置的筒体(7)，所述磁性体(6)通过所述连接线(5)垂钓在所述筒体(7)内，并在所述筒体(7)内跟随所述采油树(10)进行升高；
所述磁翻板指示器(8)和/或所述升高信号传输器(4)固定安装在所述筒体(7)一侧。
7.根据权利要求3所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述零位调节旋钮(2)上设置有摇杆(22)，用于在初始状态下通过所述摇杆旋转所述零位调节旋钮(2)，通过所述连接线(5)控制所述磁性体(6)对准所述标尺(81)的零刻度处。
8.根据权利要求6所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，还包括：设置在所述筒体(7)顶部用于密封所述筒体(7)的带孔法兰(3)，中间带孔用于供所述连接线(5)通过。
9.根据权利要求2所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述连接线(5)与所述零位调节旋钮(2)连接后直接放置在所述采油树连接杆(1)的腔室内，通过所述采油树连接杆(1)上部的锁紧销(21)将所述零位调节旋钮(2)与所述采油树连接杆(1)进行固定。
10.根据权利要求2所述的采油树升高自动监测装置，其特征在于，所述采油树卡子(9)至少包括两个，通过螺栓与所述采油树(10)进行固定。
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