[发明专利]一种抽油杆井下受力测量装置

摘要

本发明属于计量测试技术领域，涉及一种井下抽油杆受力特性测量装置，本装置也可作为其他井下杆状件受力状况测量。它包括应变片阵列、测量短节、环形密封圈和微电控制系统;测量短节两端分别套环形密封圈，然后连接抽油杆，使抽油杆受力完全传递到短节上，测量短节内部为空腔，沿空腔壁轴向贴应变片阵列，根据应变片阵列相应单元贴片方式及位置的不同进行组合，组成由组测量桥路构成的应变解耦方式，精确测量抽油杆工作时所承受的6个力学分量大小，腔内放置微电控制系统，负责测量过程的调控。装置组成简单、体积小，测力范围为5N～500KN，能在低于130℃、振动频率小于1000HZ及大振幅条件下持续稳定工作。

主权项

一种井下抽油杆受力特性测量装置，包含测量短节[1]、环形密封圈[2]、应变片阵列[3]和微电控制系统[4]，其特征在于：（1）一个测量短节[1]，所述的测量短节[1]为空腔型构件，两端有螺纹及密封槽，槽内装环形密封圈[2],测量短节[1]与抽油杆连接并形成密封测量环境,短节[1]与抽油杆形成可靠连接后，其所受的轴向力、径向力和弯矩直接传递给测量短节[1]，这样测量短节[1]完全感受了附近抽油杆受力的状况，同时在其内部又提供了适合存放小型测量部件的空腔，在空腔内贴应变片和放置微电控制系统[4]，解决了抽油杆力学测量装置的存放与防护问题。在测量短节[1]的内壁轴向中部位置贴有呈45°交叉方向的应变片阵列[3]，其余部位涂有隔热涂层材料，给微电控制系统[4]提供稳恒温、恒湿的测量环境；短节的材料采用高弹性弹簧钢，使应变片敏感地感受短节的受力变形；（2）一个应变片阵列[3]，由40片应变片组成16组，全部贴于测量短节[1]轴向中间部位的内部空腔，这些应变片依据贴片方位与位置的不同进行组合、实现应变解耦，组成4组应变解耦测量桥路。其中SG1、SG5、SG9和SG13组合成桥式电路，用于测量抽油杆的弯矩；SG2、SG6、SG10和SG14组合成桥式电路，用于测量所受的径向力；SG4、SG8、SG12和SG16组合成桥式电路，用于测量所受的轴向力；SG3、SG7、SG11和SG15组合成桥式电路，用于测量沿轴向的扭矩；（3）一个微电控制系统[4]，位于测量短节[1]的空腔内，由FPGA控制器[401]、电源控制电路[402]、大容量高温蓄电池[403]、大容量FLASH存储器[404]、数据通讯接口[405]、信号调理电路[408]和桥式电路[409]组成。微电控制系统[4]为测量装置的中枢神经，根据井下抽油杆数据的变化情况，调节测量装置的数据采集频率，协调数据的存储，并且负责系统的供电以及与外界的数据交换。