抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置的製作方法

2023-05-27 01:11:36 2

專利名稱：抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種井下示功圖測試裝置，具體涉及一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置。
背景技術：
目前，常用的抽油機井的泵況診斷方法為地面診斷方法(測試裝置位於地面上)，即懸點載荷同懸點位移之間的關係曲線圖，它直接反映的是光杆工作情況，因此又稱為光杆示功圖。由於抽油井的工況複雜，在生產過程中，抽油泵由於受到製造質量以及砂、蠟、含水、稠油和油井聚合物驅油等因素的影響，使得光杆示功圖與井下抽油泵的實際工作狀況存在較大差別，給泵況診斷帶來極大困難；尤其是處於開發後期的高含水油井，杆管摩擦、液柱載荷、震動載荷等影響因素逐漸加大，因此抽油機井採用現有的泵況測試裝置存在泵況測試準確率低的問題。

發明內容
本發明的目的是為解決現有的泵況測試裝置存在泵況測試準確率低的問題，進而提供了一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置。
本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是本發明的抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置由測試管總成、測試杆總成、載荷傳感器、兩個霍爾傳感器、電池和電路板組成，測試杆總成位於測試管總成的內腔中，所述測試管總成由上接頭管、外管、多個尼龍環、多個鋼環、內管和下接頭管組成，所述內管的上端與上接頭管連接，所述內管的下端與下接頭管連接，所述多個尼龍環和多個鋼環由上至下依次相間套裝在內管上，所述外管套裝在上接頭管的下端及下接頭管的上端上且內管、多個尼龍環和多個鋼環位於外管的內腔中；測試杆總成包括上端接頭、霍爾傳感器安裝段、電池安裝管和下端接頭，所述霍爾傳感器安裝段的上端面的中部設有階梯孔，所述上端接頭的下部固裝在霍爾傳感器安裝段的階梯孔內，所述霍爾傳感器安裝段的下部固裝在電池安裝管的上部內，所述下端接頭的上部固裝在電池安裝管的下部內，所述上端接頭的下部中心處開有盲孔，所述載荷傳感器設置在盲孔內，所述霍爾傳感器安裝段的側壁上由上至下開有第一螺紋盲孔和第二螺紋盲孔，第一螺紋盲孔和第二螺紋盲孔內各安裝有一個霍爾傳感器，兩個霍爾傳感器的中心距與鋼環的高度相等，所述電池和電路板位於電池安裝管內。本發明具有以下有益效果本發明的尼龍環和鋼環由上至下依次相間套裝在內管上，當兩個霍爾傳感器經過鋼環和尼龍環時，既可得到兩組方波信號波形圖，通過比較兩個霍爾傳感器產生的兩組方波信號的相位變化情況，可以準確判斷抽油杆的運動方向；本發明的測試裝置設置在井下，直接對抽油井有杆泵的示功圖進行測量，避免了抽油杆與抽油管摩擦、液柱載荷、震動載荷等帶來的影響，可以直接準確地測量井下泵功圖，真實反映了井下抽油泵的實際工作狀況；本發明結合同一時刻的地面示功圖，再通過數據處理和理論推導，可以得
出 一套修正地面示功圖的計算模型。


圖l為本發明的整體結構主視圖(測試杆總成II位於低點，即下死點)，圖2為本發明的整體結構主視圖(測試杆總成II位於高點，即上死點)，圖3為霍爾傳感器的整體結構主視圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖1 圖2所示，本實施方式的抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置由測試管總成I、測試杆總成II、載荷傳感器ll、兩個霍爾傳感器IO、電池15和電路板12組成，測試杆總成II位於測試管總成I的內腔中，所述測試管總成I由上接頭管l、外管2、多個尼龍環3、多個鋼環4、內管5和下接頭管6組成，所述內管5的上端與上接頭管1連接，所述內管5的下端與下接頭管6連接，所述多個尼龍環3和多個鋼環4由上至下依次相間套裝在內管5上，所述外管2套裝在上接頭管1的下端及下接頭管6的上端上且內管5、多個尼龍環3和多個鋼環4位於外管2的內腔中；測試杆總成II包括上端接頭7、霍爾傳感器安裝段8、電池安裝管14和下端接頭16，所述霍爾傳感器安裝段8的上端面的中部設有階梯孔8-l，所述上端接頭7的下部固裝在霍爾傳感器安裝段8的階梯孔8-l內，所述霍爾傳感器安裝段8的下部固裝在電池安裝管14的上部內，所述下端接頭16的上部固裝在電池安裝管14的下部內，所述上端接頭7的下部中心處開有盲孔7-l，所述載荷傳感器11設置在盲孔7-1內，所述霍爾傳感器安裝段8的側壁上由上至下開有第一螺紋盲孔8-2和第二螺紋盲孔8-3，第一螺紋盲孔8-2和第二螺紋盲孔8-3內各安裝有一個霍爾傳感器10，兩個霍爾傳感器10的中心距與鋼環4的高度相等，所述電池15和電路板12位於電池安裝管14內。
具體實施方式
二如圖1 2所示，本實施方式所述外管2和內管5的材料均由奧氏體不鏽鋼製成的。如此設計，具有良好的透磁性能，提高了機械強度和抗腐蝕性。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖3所示，本實施方式所述兩個霍爾傳感器10均由高溫磁鐵17、磁鐵安裝套18、霍爾元件20、霍爾元件安裝套22、密封螺母21和密封圈19組成，每個高溫磁鐵17上套裝磁鐵安裝套18，第一螺紋盲孔8-2和第二螺紋盲孔8-3的底端均設有磁鐵安裝套18，每個霍爾元件20上套裝有霍爾元件安裝套22，第一螺紋盲孔8-2和第二螺紋盲孔8-3的中部均設有霍爾元件安裝套22，每個密封螺母21上套裝有第一密封圈19，第一螺紋盲孔8-2和第二螺紋盲孔8-3的上端均設有密封螺母21 。如此設計，高溫磁鐵17與霍爾元件20之間的距離根據實驗確定後，可以使得霍爾元件20經過尼龍環3和鋼環4時的輸出電壓變化最大。其它組成及連接關係與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四如圖1 2所示，本實施方式所述測試杆總成II還包括多個第二密封圈9，所述上端接頭7、霍爾傳感器安裝段8、和下端接頭16上均套裝有至少一個第二密封圈9。其它組成及連接關係與具體實施方式
三相同。
工作原理
1、 首先將測試管總成I送至油井內的有杆泵上方，通過配管柱保證測試杆總成II在油井正常工作過程中一直處於測試管總成I內；
2、 測試杆總成II連接在抽油杆的下端上，抽油杆帶動測試杆總成II在測試管總成I內沿豎直方向上下往復運動，兩個霍爾傳感器10經過鋼環4時的輸出電壓大於經過尼龍環3時的輸出電壓。隨著測試杆總成II的上下往復運動，每個霍爾傳感器10分別輸出具有一定幅值的正弦信號，該正弦信號進行整形處理後轉變為幅值為5V的方波信號，將該方波信號連接至單片機，單片機在方波信號的每個上升沿觸發一次，採集當前載荷傳感器ll的輸出電壓。並記錄和存儲所經過的上升沿個數和載荷傳感器的輸出電壓值，所經過的上升沿個數與鋼環4寬度的乘積即為抽油杆運動的位移；
3、 為了繪製井下示功圖，必須判斷抽油杆的運動方向，並確定上死點(測試杆總成II的高點)和下死點(測試杆總成II的低點)的位置。霍爾傳感器10具有與鋼環4相等的軸向距離，當抽油杆向上運動時，位於上方的霍爾傳感器10產生的方波信號將超前於下方的霍爾傳感器10產生的方波信號，當抽油杆向下運動時，位於上方的霍爾傳感器10產生的方波信號將滯後於下方的霍爾傳感器10產生的方波信號，通過判斷兩組方波信號的相位即可判斷抽油杆的運動方向。位於上方的霍爾傳感器10產生的方波信號相對於下方的霍爾傳感器11產生的方波信號由超前變為滯後的時刻，抽油杆正處於上死點；同理，位於上方的霍爾傳感器10產生的方波信號相對於下方的霍爾傳感器產生的方波信號由滯後變為超前的時刻，抽油杆正處於下死點；
4、 測試一段時間後，將測試杆總成II提至地面上，讀取存儲器中的位移和載荷數據，以抽油杆的下死點為位移零點，利用繪圖程序繪製井下示功圖。
權利要求
1.一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置，所述測試裝置由測試管總成(I)、測試杆總成(II)、載荷傳感器(11)、兩個霍爾傳感器(10)、電池(15)和電路板(12)組成，測試杆總成(II)位於測試管總成(I)的內腔中，其特徵在於所述測試管總成(I)由上接頭管(1)、外管(2)、多個尼龍環(3)、多個鋼環(4)、內管(5)和下接頭管(6)組成，所述內管(5)的上端與上接頭管(1)連接，所述內管(5)的下端與下接頭管(6)連接，所述多個尼龍環(3)和多個鋼環(4)由上至下依次相間套裝在內管(5)上，所述外管(2)套裝在上接頭管(1)的下端及下接頭管(6)的上端上且內管(5)、多個尼龍環(3)和多個鋼環(4)位於外管(2)的內腔中；測試杆總成(II)包括上端接頭(7)、霍爾傳感器安裝段(8)、電池安裝管(14)和下端接頭(16)，所述霍爾傳感器安裝段(8)的上端面的中部設有階梯孔(8-1)，所述上端接頭(7)的下部固裝在霍爾傳感器安裝段(8)的階梯孔(8-1)內，所述霍爾傳感器安裝段(8)的下部固裝在電池安裝管(14)的上部內，所述下端接頭(16)的上部固裝在電池安裝管(14)的下部內，所述上端接頭(7)的下部中心處開有盲孔(7-1)，所述載荷傳感器(11)設置在盲孔(7-1)內，所述霍爾傳感器安裝段(8)的側壁上由上至下開有第一螺紋盲孔(8-2)和第二螺紋盲孔(8-3)，第一螺紋盲孔(8-2)和第二螺紋盲孔(8-3)內各安裝有一個霍爾傳感器(10)，兩個霍爾傳感器(10)的中心距與鋼環(4)的高度相等，所述電池(15)和電路板(12)位於電池安裝管(14)內。
2 根據權利要求l所述的一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置，其特徵在於所述外管(2)和內管(5)的材料均由奧氏體不鏽鋼製成的。
3 根據權利要求1或2所述的一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置，其特徵在於所述兩個霍爾傳感器(10)均由高溫磁鐵(17)、磁鐵安裝套(18)、霍爾元件(20)、霍爾元件安裝套(22)、密封螺母(21)和密封圈(19)組成，每個高溫磁鐵(17)上套裝磁鐵安裝套(18)，第一螺紋盲孔(8-2)和第二螺紋盲孔(8-3)的底端均設有磁鐵安裝套(18)，每個霍爾元件(20)上套裝有霍爾元件安裝套(22)，第一螺紋盲孔(8-2)和第二螺紋盲孔(8-3)的中部均設有霍爾元件安裝套(22)，每個密封螺母(21)上套裝有第一密封圈(19)，第一螺紋盲孔(8-2)和第二螺紋盲孔(8-3)的上端均設有密封螺母(21)。
4.根據權利要求3所述的一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置，其特徵在於所述測試杆總成(II)還包括多個第二密封圈(9)，所述上端接頭(7)、霍爾傳感器安裝段(8)和下端接頭(16)上均套裝有至少一個第二密封圈(9)。
全文摘要
一種抽油井有杆泵的井下示功圖測試裝置，它涉及一種測試裝置。本發明解決了現有的泵況測試裝置存在泵況測試準確率低的問題。所述內管的上端與上接頭管連接，所述內管的下端與下接頭管連接，所述多個尼龍環和多個鋼環由上至下依次相間套裝在內管上，所述外管套裝在上接頭管的下端及下接頭管的上端上且內管、多個尼龍環和多個鋼環位於外管的內腔中；所述上端接頭的下部固裝在霍爾傳感器安裝段的階梯孔內，所述霍爾傳感器安裝段的下部固裝在電池安裝管的上部內，所述下端接頭的上部固裝在電池安裝管的下部內。本發明能夠克服由杆管摩擦、液柱載荷、震動載荷等帶來的影響，可以通過分析結果準確反映井下抽油泵的實際工作狀況。
文檔編號F04B51/00GK101655086SQ200910307588
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者宋文平, 璇 張, 張廣玉, 張春輝, 張洪濤, 李貴祥, 白良浩 申請人:哈爾濱工業大學