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1、石油机械2006年第34卷第1期CHINAPETROLEUMMACHINERY—71—!检测诊断#井下抽油杆力学检测装置的研制与应用312211曲占庆杨海滨刘松林张琪王在强(11中国石油大学·华东21江苏油田分公司)摘要研制的井下抽油杆力学检测装置主要由集成电路系统和传感器短节两大部分组成。在介绍装置的工作原理和主要技术指标后,着重阐述了传感器短节拉力、压力和扭矩3个性能指标的检测和检测结果。对传感器的性能分析和8口井的现场应用表明,该检测装置性能适合井下抽油杆力学特性检测,可以满足现场检测要求。关键词井下抽油杆力学检测装置传感器性能检测引言对于有杆泵
2、采油井,地面示功图可以为抽油杆柱力学特性研究提供初始数据。在特定条件下,可以得到较准确的地面载荷和活塞位移,而对于抽油杆柱底部载荷和活塞位移来说,难以用准确的数学方程来描述,这给抽油杆柱三维力学特性的研究和预测造成了困难,使抽油杆柱的设计工作受到限制。因此,有必要研制专门的检测装置对地面和井图1集成电路系统结构原理图下抽油杆柱的位移、载荷进行测定。笔者提出一种[1]整个集成块安装于传感器短节中,传感器短节井下抽油杆力学检测装置,以满足研究的需要。类似抽油杆接头,通过可靠的连接保证其不受振动的影响。传感器短节两端采用机械方式封死,连接技术讨论部分采用高压
3、密封方式密封,保证其密封性能。21工作原理11主要结构组成该装置连接于井下抽油杆柱某一待测量部位。井下抽油杆力学检测装置主要由集成电路系统和传感器短节两大部分组成。当进行抽油作业时,井下的抽油杆载荷、温度、位集成电路系统的主要功能是数据采集、处理及移等参数通过相应的传感器传输至信号调理部分,存储等,要求体积小、能耗低、耐高温且工作稳定经过处理完成数值采样记录工作;所采集的数据通性好。其结构原理如图1所示。过主控器按事先设定的时段存储于存储器中。起出集成电路设计主要包括3个模块:①电源管理抽油杆后,所存储的数据通过主控器及通讯接口导模块;②数值采样记录模
4、块,其功能是采集来自传入PC机中,最后由PC机利用相应的程序进行处[2,3]感器的模拟电压信号并将其转换为相应的数值;③理,从而获取所需的数据和图形。通讯处理模块,负责处理记录仪和PC机之间的数31主要技术指标确定据传输。载荷传感器是井下抽油杆力学检测装置的关键3基金项目:国家自然科学基金项目,项目编号:50174047,项目名称:“三维井眼抽油杆系统力学分析与检测研究与应用”;专利号:ZL20042002492616。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsre
5、served.http://www.cnki.net—72—石油机械2006年第34卷第1期部件,该检测装置涉及温度、拉压及扭矩3种主要感器短节的性能进行了检测。传感器。为了使检测装置能准确地检测出机采系统11拉力特性检测中抽油杆受力情况,摸清抽油杆断脱规律,对检测拉力特性检测在12t拉力机上进行,从检测结装置提出以下几点要求:果可以得出载荷的输入、输出对应关系。(1)为了模拟实际的井下杆柱状况,较准确从测试数据可得如下重要指标:反映抽油杆在井下的实际受力工况,每口试验井拟(1)非线性度定下3套检测装置,其适用规格分别为«25、«22、ΔFImaxEn
6、=×100%=0124%«19mm,分别装在抽油杆上部、抽油杆中部及柱FS塞上部。式中ΔFImax———实际输出曲线与拟合直线之间的(2)为了不改变井下杆组受力情况,检测装最大偏差;置的外形必须与抽油杆接箍一致,即规格为«25FS———满量程读数。mm检测装置最大外径不得超过55mm;«22mm检(2)滞后特性测装置最大外径不得超过46mm;«19mm检测装ΔFOmaxEl=×100%=0140%置最大外径不得超过42mm。FS(3)检测装置选择高性能的合金材料。为了式中ΔFOmax———加载曲线与拟合直线之间的最大提高其机械、耐磨等性能,要求进行调质
7、处理,表偏差;面进行防腐处理。FS———满量程读数。以下给出对江苏油田具有普遍意义的油井生产(3)灵敏度状况,检测装置依据提供的参数进行检测。S=019001mV/V。泵径:38mm;21压力特性检测最大泵挂深度:3000m;压力特性检测在6t杆式压力机上进行,从检抽油杆柱组合:«25mm×1000m+«22mm×测结果可以得出载荷的输入、输出对应关系。1000m+«19mm×1000m;从测试数据可得如下重要指标:抽油机型号:12型;(1)非线性度3ΔF原油密度:1g/cm。ImaxEn=×100%=0122%。研制的井下抽油杆力学检测装置的特性指标
8、如FS(2)滞后特性表1所示。ΔF表1检测装置特性指标OmaxEl=×100%=0122%。F
