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抽油机悬点位移的在线测试

2014-03-22严锦根

油气田地面工程 2014年11期
关键词:游梁角位移电位器

严锦根

抽油机悬点位移的在线测试

王海文1郑伟林2严锦根2王静3

1中国石油大学(华东)2中国石化胜利油田孤东采油厂3西部钻探青海钻井公司

游梁角位移法适合在游梁抽油机上使用,能够实时测试得到每个时刻悬点位移,不受油井工作参数影响,精度能够达到0.10级要求。悬点加速度法把加速度传感器与载荷传感器制作成一体,适合于所有类型抽油机悬点位移测试,但误差较大;采用冲程标定的方法,能够大大提高位移测试精度。霍尔元件法测试简单,其位移不是实时数据,冲程、冲次发生变化时需要重新测试。

抽油机;悬点位移;示功图;在线测试

1 多圈电位器拉线法

便携式示功仪是手工测试示功图的仪器,采用多圈电位器拉线法测位移。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。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。

2 游梁角位移法

把角位移传感器安装在抽油机游梁上,与游梁轴线平行放置,用角位移传感器测试游梁摆动角度,游梁摆动角度与悬点位移是一一对应的,由式(1)计算出悬点位移

式中x为悬点相对下死点位移(m);a为抽油机游梁前臂长(m);θ为游梁与垂直方向的夹角(弧度);θ0为下死点时游梁与垂直方向的夹角(弧度)。

悬点位移误差主要受角位移传感器的测试误差影响,角度测试误差小于0.01弧度即可满足位移误差小于1%的要求。游梁角位移法不受冲程、冲次等工艺参数影响,且容易判断一个完整冲次周期循环,适用于各种类型、型号的游梁式抽油机,安装方便且不容易被人为破坏。

3 悬点加速度法

抽油机悬点加速度在下死点最大,利用这一特征判断下死点及冲次N,以等时间间隔测试一个冲次的M个加速度值,一般取M=200。设第i个加速度值为ai,平均值为aavg,对加速度边界条件进行归零计算,第i个悬点加速度为

由加速度计算第i个悬点速度

计算速度平均值vavg,对速度边界条件进行归零计算,第i个悬点速度为

抽油机在下死点悬点速度为0,后续速度逐渐增大。根据这一特征,对上述归零计算出来的M个速度值重新排队,以悬点下死点作为第一个值。

由速度计算第i个悬点位移

由于加速度测试误差原因,难以得到绝对值非常准的加速度,上述方法计算得到的冲程smax误差一般大于1%。由于悬点位移是周期往复的数据,可采用冲程标定的方法提高冲程和位移精度,用米尺实测一次光杆冲程S,采用下式标定位移

加速度传感器能够与载荷传感器封装在一起安装在悬绳器位置,共用一套供电与信号传输线路,便于安装。测试得到的加速度数据也是工况分析很宝贵的数据,应上传保存。

4 霍尔元件法

霍尔元件是一种磁敏感元件,当磁场强度小于某个值时,霍尔元件截止;当磁场强度大于某个值时,霍尔元件导通。利用这个原理,在上、下死点处设置磁铁,能够得到抽油机处于上、下死点的时刻。按霍尔元件与永久磁铁安装的位置,可以分为曲柄—机身、悬点—驴头、游梁—支架等几种测试方法。

用拉线法测试一个完整冲次等时间间隔的位移—时间数据,在抽油机冲程、冲次不调整的情况下,一直用这个位移—时间曲线与实测的载荷—时间数据合并,得到位移—载荷数据。

5 结论

(1)游梁角位移法适合在游梁抽油机上使用,能够实时测试得到每个时刻悬点位移,不受油井工作参数影响,精度能够达到0.10级要求。

(2)悬点加速度法把加速度传感器与载荷传感器制作成一体,适合于所有类型抽油机悬点位移测试,但误差较大;采用冲程标定的方法,能够大大提高位移测试精度。

(3)霍尔元件法测试简单,其位移不是实时数据,冲程、冲次发生变化时需要重新测试。

(栏目主持 杨军)

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.020

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