[实用新型]一种数字化高精度示功图数据采集装置

说明书

本实用新型公开了一种数字化高精度示功图数据采集装置，属于采油工程领域中的油田抽油机电子示功图技术，该装置利用角度传感器获取游梁的旋转角度，再利用位移传感器获取光杆与悬绳器的相对位移，处理器利用旋转角度和相对位移的脉冲数进行计算并完成抽油机井示功图数据的采集，通过人机屏显示示功图或远程传送至网络绘制示功图。本实用新型采用新型示功图数据采集方式，针对游梁式抽油机的机械结构和工作原理，通过角度传感器采集游梁摆动角度并计算冲程，通过位移传感器采集光杆位移数据并计算载荷，由于冲程和载荷两个参数均为直接数字量，解决了现有传感器无法克服的室外露天温差干扰和冲击干扰，具有使用寿命长、成本低、抗干扰性能强等优点。

技术领域

本实用新型属于采油工程领域中的油田抽油机电子示功技术，尤其涉及一种数字化高精度示功图数据采集装置。

背景技术

示功图能够反映深井泵工作状况好坏，由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功的图纸。分析和解释示功图，是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段，不但深井泵工作中的一切异常现象可以在示功图上比较直观的反映出来，而且，还可以结合有关资料，来分析判断油井工作制度是否合理，抽油设备与油层和原油性质是否适应，还可以通过“示功图法”对低产、低能井制定出合理的开关井时间，减少设备的磨损和电能的浪费等，因此，准确绘制示功图至关重要。

抽油机井示功图的纵坐标表示光杆载荷，横坐标为光杆位移行程，柱塞在上下一个冲程中动力仪相应画出一个载荷与光杆位移的函数关系曲线，即示功图，可概括的认为是单位时间内深井泵活塞所作的功，即排液的多少。现有技术中，示功图图形的画法分为机械示功器和电子示功装置这两种画法，其中：

机械示功器由于利用机械位移方法进行测量，必然带来机械式测量仪器的固有缺陷，如发动机示功图中感受缸内压力和反映活塞位移部分具有一定的质量(强度要求),而其弹簧刚度不能太大(灵敏度要求),致使它的自振频率很低，不适用于高速内燃机，只适用于低速机和部分中速机(如转速低于400r/min的内燃机)。目前，机械示功器在大型低速船用柴油机上被广泛用作随机测试仪表，供监控柴油机运转使用。

电子示功装置参数采集方式分为压电式、电阻应变式，电容式三种压力传感器的采集方式，其中：抽油机示功图载荷的测量一般多采用压电式压力传感器，它是以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用具有压电效应的压电陶瓷材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，如加速度和压力。这类传感器存在如下缺点：1)易受外界干扰影响，振动对压电式传感器有显著的影响，尤其表现在小压力测量中。2)温度影响明显，灵敏度会随温度的增高而降低，温度升高而产生热膨胀，造成对晶体预紧力的改变，从而使传感器输出产生漂移。

目前，油田抽油机上用的最先进的载荷位移一体机功图传感器采用压电陶瓷压力传感器，其缺点是：1)位移的测量原理是根据F＝ma先测量出已知物体质量的压力计算出加速度，加速度经二次积分后就是位移，位移的测量在抽油机的冲次低于2次/分时误差就很大；2)压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来，但是实际上并不是这样的，因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中，而抽油机的驴头在运动过程中上止点和下止点恰好处于瞬时静止状态，这时测量出来的载荷和位移误差就非常大；3)载荷传感器是用单片机做的，受其容量通信等各种因素的限制，功图图形纵横坐标数据的采集点数一般只能各在220～280个点之间，精细度不高，在测算产液量计算中测量精度一般只有70～80％之间，而且出一副示功图的时间在7～10分钟之间，实时性比较差。

实用新型内容