[发明专利]一种抽油机光杆示功图测试装置、系统及测试方法

说明书

本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种抽油机光杆示功图测试装置、系统及测试方法。本发明在驴头、游梁、中央轴承座的基础上，通过增设井口采集单元、太阳能无线角位移传感器、太阳能无线载荷传感器和加速度计构成了本发明的测试装置，再加上后台服务器构成了测试系统。本发明通过太阳能无线角位移传感器、太阳能无线载荷传感器和加速度计，自动采集悬点载荷和悬点相对位移，并计算生成光杆示功图，取代人工测试，节省了人力。有效避免了有线造成安装、维护和修井带来的不便，并且保证了采集数据的同步性和准确性。本发明设计合理，结构简单并实现了油井光杆示功图的远程监控。

技术领域

本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种抽油机光杆示功图测试装置、系统及测试方法。

背景技术

示功图是生产过程中取得的至关重要的第一手资料，是一个冲程周期内悬点载荷和位移组成的封闭曲线，包含油井大量的有用信息，它不仅是抽油机井工作状况的“晴雨表”，通过示功图可以判断油井工况，如卡泵、供液不足、断脱、气体影响、脱筒、结蜡等几十种工况，还可以分析计算悬点载荷的大小、冲程损失、抽油机载荷利用率、油井产液量、含水率、动液面等参数。

由于油田的地理环境特殊，分布范围及其广泛，早期示功图测试采用的是便携式示功仪，采用多圈电位器拉线法测位移。便携式示功仪用直径1mm尼龙线在滚轴上多圈缠绕，滚轴连接一个精密多圈电位器，测试时，拉线的一端固定在井口采油树上，多圈电位器随着悬绳器上下运动，拉线带动电位器辊轴转动，电路监测电位器旋转状态，从而测试出悬点与井口位移变化情况。该方法需要人工定期去现场一口井一口井测试，周期长，劳动强度大，时效性不强。由于受尼龙线和电位器的使用寿命限制，其不适合于在线测试。目前，现有的载荷传感器和角位移传感器，自动采集悬点载荷和悬点相对位移，并计算生成光杆示功图，实现油井光杆示功图的远程监控，取代人工测试。但存在以下五个问题，一是载荷、位移传感器存在实时采集不同步，从而不能真实地反映井下的工况。二是安装时需布线、穿管、埋地、施工比较复杂。三是载荷、位移传感器是有线的并且在不同的点安装，又经过信号线接到油井RTU上，存在故障点多，造成系统不稳定因素增多，后期维护工作量增加。四是载荷传感器是有线的，面对大风天气易刮断，修井时易发生损坏。同时井场到处布线，不利于标准化建设。

发明内容

本发明提供了一种一种抽油机光杆示功图测试装置、系统及测试方法，目的在于避免有线造成安装、维护和修井带来的不便，保证采集数据的同步性和准确性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种抽油机光杆示功图测试装置，至少包括驴头、游梁和中央轴承座所述的驴头连接在游梁前端，游梁后端连接在中央轴承座上；还包括井口采集单元、太阳能无线角位移传感器、太阳能无线载荷传感器和加速度计；所述的太阳能无线位移传感器固定在游梁上；太阳能无线载荷传感器设置在抽油机的悬绳器与光杆卡子之间；所述的井口采集单元与太阳能无线角位移传感器和太阳能无线载荷传感器电信号连接；所述的加速度计与中央轴承座对称的设置在游梁上。

还包括电控箱；所述的电控箱分别与太阳能无线角位移传感器、太阳能无线载荷传感器电连接。

所述的井口采集单元包括控制单元RTU、无线通讯模块和RTU供电电源；控制单元RTU与无线通讯模块电信号连接；RTU供电电源与控制单元RTU电连接；无线通讯模与太阳能无线角位移传感器和太阳能无线载荷传感器电信号连接。

所述的太阳能无线角位移传感器至少包括壳体，壳体内设置有12位的A/D转换器、定时器、充电管理电路、锂电池、电源管理电路、低功耗工业单片机和微型无线数传模块，壳体外设置有太阳能电池板，壳体上设置有与低功耗工业单片机连接的USB接口；所述的太阳能电池板通过充电管理电路与锂电池电连接；所述的锂电池通过电源管理电路分别与12位的A/D转换器、定时器、低功耗工业单片机和微型无线数传模块电连接；所述的微型无线数传模块分别与定时器、低功耗工业单片机和井口采集单元电信号连接。