嚴(yán)錦根

抽油機(jī)懸點(diǎn)位移的在線測(cè)試

王海文1鄭偉林2嚴(yán)錦根2王靜3

1中國(guó)石油大學(xué)（華東）2中國(guó)石化勝利油田孤東采油廠3西部鉆探青海鉆井公司

游梁角位移法適合在游梁抽油機(jī)上使用，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)試得到每個(gè)時(shí)刻懸點(diǎn)位移，不受油井工作參數(shù)影響，精度能夠達(dá)到0.10級(jí)要求。懸點(diǎn)加速度法把加速度傳感器與載荷傳感器制作成一體，適合于所有類型抽油機(jī)懸點(diǎn)位移測(cè)試，但誤差較大；采用沖程標(biāo)定的方法，能夠大大提高位移測(cè)試精度。霍爾元件法測(cè)試簡(jiǎn)單，其位移不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，沖程、沖次發(fā)生變化時(shí)需要重新測(cè)試。

抽油機(jī)；懸點(diǎn)位移；示功圖；在線測(cè)試

1 多圈電位器拉線法

便攜式示功儀是手工測(cè)試示功圖的儀器，采用多圈電位器拉線法測(cè)位移。用直徑1mm尼龍線在滾軸上多圈纏繞，滾軸連接一個(gè)精密多圈電位器，測(cè)試時(shí)，拉線的一端固定在井口采油樹上，多圈電位器隨著懸繩器上下運(yùn)動(dòng)，拉線帶動(dòng)電位器輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，電路監(jiān)測(cè)電位器旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而測(cè)試出懸點(diǎn)與井口位移變化情況。由于受尼龍線和電位器的使用壽命限制，其不適合于在線測(cè)試。

2 游梁角位移法

把角位移傳感器安裝在抽油機(jī)游梁上，與游梁軸線平行放置，用角位移傳感器測(cè)試游梁擺動(dòng)角度，游梁擺動(dòng)角度與懸點(diǎn)位移是一一對(duì)應(yīng)的，由式（1）計(jì)算出懸點(diǎn)位移

式中x為懸點(diǎn)相對(duì)下死點(diǎn)位移（m）；a為抽油機(jī)游梁前臂長(zhǎng)（m）；θ為游梁與垂直方向的夾角（弧度）；θ0為下死點(diǎn)時(shí)游梁與垂直方向的夾角（弧度）。

懸點(diǎn)位移誤差主要受角位移傳感器的測(cè)試誤差影響，角度測(cè)試誤差小于0.01弧度即可滿足位移誤差小于1%的要求。游梁角位移法不受沖程、沖次等工藝參數(shù)影響，且容易判斷一個(gè)完整沖次周期循環(huán)，適用于各種類型、型號(hào)的游梁式抽油機(jī)，安裝方便且不容易被人為破壞。

3 懸點(diǎn)加速度法

抽油機(jī)懸點(diǎn)加速度在下死點(diǎn)最大，利用這一特征判斷下死點(diǎn)及沖次N，以等時(shí)間間隔測(cè)試一個(gè)沖次的M個(gè)加速度值，一般取M=200。設(shè)第i個(gè)加速度值為ai，平均值為aavg，對(duì)加速度邊界條件進(jìn)行歸零計(jì)算，第i個(gè)懸點(diǎn)加速度為

由加速度計(jì)算第i個(gè)懸點(diǎn)速度

計(jì)算速度平均值vavg，對(duì)速度邊界條件進(jìn)行歸零計(jì)算，第i個(gè)懸點(diǎn)速度為

抽油機(jī)在下死點(diǎn)懸點(diǎn)速度為0，后續(xù)速度逐漸增大。根據(jù)這一特征，對(duì)上述歸零計(jì)算出來的M個(gè)速度值重新排隊(duì)，以懸點(diǎn)下死點(diǎn)作為第一個(gè)值。

由速度計(jì)算第i個(gè)懸點(diǎn)位移

由于加速度測(cè)試誤差原因，難以得到絕對(duì)值非常準(zhǔn)的加速度，上述方法計(jì)算得到的沖程smax誤差一般大于1%。由于懸點(diǎn)位移是周期往復(fù)的數(shù)據(jù)，可采用沖程標(biāo)定的方法提高沖程和位移精度，用米尺實(shí)測(cè)一次光桿沖程S，采用下式標(biāo)定位移

加速度傳感器能夠與載荷傳感器封裝在一起安裝在懸繩器位置，共用一套供電與信號(hào)傳輸線路，便于安裝。測(cè)試得到的加速度數(shù)據(jù)也是工況分析很寶貴的數(shù)據(jù)，應(yīng)上傳保存。

4 霍爾元件法

霍爾元件是一種磁敏感元件，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度小于某個(gè)值時(shí)，霍爾元件截止；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于某個(gè)值時(shí)，霍爾元件導(dǎo)通。利用這個(gè)原理，在上、下死點(diǎn)處設(shè)置磁鐵，能夠得到抽油機(jī)處于上、下死點(diǎn)的時(shí)刻。按霍爾元件與永久磁鐵安裝的位置，可以分為曲柄—機(jī)身、懸點(diǎn)—驢頭、游梁—支架等幾種測(cè)試方法。

用拉線法測(cè)試一個(gè)完整沖次等時(shí)間間隔的位移—時(shí)間數(shù)據(jù)，在抽油機(jī)沖程、沖次不調(diào)整的情況下，一直用這個(gè)位移—時(shí)間曲線與實(shí)測(cè)的載荷—時(shí)間數(shù)據(jù)合并，得到位移—載荷數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

（1）游梁角位移法適合在游梁抽油機(jī)上使用，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)試得到每個(gè)時(shí)刻懸點(diǎn)位移，不受油井工作參數(shù)影響，精度能夠達(dá)到0.10級(jí)要求。

（2）懸點(diǎn)加速度法把加速度傳感器與載荷傳感器制作成一體，適合于所有類型抽油機(jī)懸點(diǎn)位移測(cè)試，但誤差較大；采用沖程標(biāo)定的方法，能夠大大提高位移測(cè)試精度。

（3）霍爾元件法測(cè)試簡(jiǎn)單，其位移不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，沖程、沖次發(fā)生變化時(shí)需要重新測(cè)試。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.020