[发明专利]一种井下抽油杆多维径向压力测量装置

说明书

技术领域

本发明属于计量测试技术领域，涉及一种井下抽油杆多维径向压力测量装置。

背景技术

由于有杆采油具有采油成本低廉、管理维修方便和适用性强等优点，在采油行业中被广泛采用，据统计其所占的比例高达90%以上[马卫国，杨新冰等.抽油杆管偏磨成因及解决措施研究综述[J].石油矿场机械，2009，38（1）:22～26]；它也被认为是现阶段的一种最基本、最可靠和使用最为广泛的采油方法，而且在今后相当长一段时间仍将占据非常重要的地位。

由于井下工况恶劣，有杆抽油设备发生故障的概率较高。据石油部门统计，我国现阶段平均每口有杆采油井年作业1.75次[范锡彦.实心抽油杆无油管采油技术研究[D].西南石油大学,2007]。随着油田开发的不断深入，油田开采的对象逐渐转向薄层和低渗透层，由于地层条件差、自然产能低，导致抽油泵不断降级,抽油杆承受的平均应力不断增加；同时受井眼轨迹的影响，使抽油杆上受力工况不断变化，导致抽油杆杆断、杆脱、杆偏磨和管偏磨现象的频繁发生[万仁薄,采油技术手册[M].北京:石油工业出版社,1993|王海斌.抽油杆受力分析及优化管理[J].石油天然气学，2005，27（1）：121～123]。这些故障，特别是偏磨增大了油井管漏、断脱等事故发生率，直接干扰着油田的正常生产，增加了油井维修次数和成本，减少了油井有效工作时间，给油田带来了巨大经济损失。有研究表明，当发生偏磨现象时，抽油杆所承受径向压力的大小是决定磨损程度的关键[杨晶，杨树人，王春生.聚驱井抽油杆偏磨原因及预防[J].大庆石油学院学报，2005,29（1）:114～128|杨英,王春生.黏弹性流体作用于聚驱井抽油杆上的径向力[J].大庆石油学院学报，2005,29（1）:104～108]。目前，大多油田针对抽油杆、套管偏磨采取了减少抽油杆、管偏磨措施，如在防止偏磨技术的研究方面，开发了固定式抽油杆扶正器（申请号：200920246462.6）、抽油杆加重管（专利号：ZL 200620077193.1）和抽油杆万向防偏磨接箍（申请号：201020183938.9）等，形成了一些防止偏磨的手段和工具，但由于对形成偏磨的具体力学环境特别是径向压力不清晰，导致所采取的各种方法都不同程度地存有其局限性[马卫国，杨新冰等.抽油杆管偏磨成因及解决措施研究综述[J].石油矿场机械，2009，38（1）:22～26]。因此生产现场迫切需要一种能够深入井下测量抽油杆径向压力的装置。

关于井下杆状物压力的测量装置，已有一些专利技术，但都存在着不同程度的局限性。例如“井下存储式杆管参数检测器”（专利号：ZL 200420024926.6），设计了一种能检测抽油杆轴向力和扭矩等参数的测量装置，但是该装置测量的参数并非是影响抽油杆正常作业的主要因素，对解决抽油杆偏磨、断裂等主要故障作用有限。“一种管柱状态检测装置”（专利号：ZL200820219679.3）提出了一种由井下和地面两部分组成的检测装置，实现了井柱温度、轴向力与管柱滑动位移的一体化测量，但是无法检测抽油杆径向压力的具体数值。“一种井下抽油杆径向压力测量装置”(申请号：ZL201110236526.6)可以实现测量抽油杆径向力，其测量的最大径向压力为500KN，最小径向压力为10N，并且最高工作温度为120℃，该装置通过短节受力，将变形传递给环形衬套，环形衬套的安装精度对测量装置的精度起着重要作用，但是该装置的短节决定了环形衬套的安装非常困难，并且衬套难以长期保持要求姿态，进而难以长期保持较高测量精度，此外该装置测量参数不能说明所受径向压力的施加方位，特别是当杆所受力径向力不均匀时（即杆周向变形不均匀），测量结果难以反映真实受力情况。因此现有仪器或技术尚不能很好的解决井下抽油杆径向力的测量问题。

发明内容

1、本发明的目的是：针对复杂工况条件下，引起抽油杆偏磨的径向力难以确定等问题，提供一种井下抽油杆多维径向压力测量装置，它是一种能够实时测量井下抽油杆多维径向压力的检测装置。

2、本发明的技术方案是：一种井下抽油杆多维径向压力测量装置，由井下组件和井上附件两部分组成。它们之间的位置连接关系是：当该测量装置进行井下测量时，井下组件与井上附件是相互分离、独立的工作，井下组件部分依据径向压力变化的快慢及幅度指标控制，自适性调整数据采样频率，井上附件部分则分析处理抽油杆前一时间段径向力数据；当测量装置位于井上进行数据分析时，井下组件与井上附件经数据通讯接口605使用串行线进行连接，从大容量FLASH存储器604转移井下测量数据。