抽油機懸點位移的在線測試

嚴錦根

抽油機懸點位移的在線測試

王海文1鄭偉林2嚴錦根2王靜3

1中國石油大學（華東）2中國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上使用，能夠實時測試得到每個時刻懸點位移，不受油井工作參數影響，精度能夠達到0.10級要求。懸點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懸點位移測試，但誤差較大；采用沖程標定的方法，能夠大大提高位移測試精度。霍爾元件法測試簡單，其位移不是實時數據，沖程、沖次發生變化時需要重新測試。

抽油機；懸點位移；示功圖；在線測試

1 多圈電位器拉線法

便攜式示功儀是手工測試示功圖的儀器，采用多圈電位器拉線法測位移。用直徑1mm尼龍線在滾軸上多圈纏繞，滾軸連接一個精密多圈電位器，測試時，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動，拉線帶動電位器輥軸轉動，電路監測電位器旋轉狀態，從而測試出懸點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，其不適合于在線測試。

2 游梁角位移法

把角位移傳感器安裝在抽油機游梁上，與游梁軸線平行放置，用角位移傳感器測試游梁擺動角度，游梁擺動角度與懸點位移是一一對應的，由式（1）計算出懸點位移

式中x為懸點相對下死點位移（m）；a為抽油機游梁前臂長（m）；θ為游梁與垂直方向的夾角（弧度）；θ0為下死點時游梁與垂直方向的夾角（弧度）。

懸點位移誤差主要受角位移傳感器的測試誤差影響，角度測試誤差小于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、沖次等工藝參數影響，且容易判斷一個完整沖次周期循環，適用于各種類型、型號的游梁式抽油機，安裝方便且不容易被人為破壞。

3 懸點加速度法

抽油機懸點加速度在下死點最大，利用這一特征判斷下死點及沖次N，以等時間間隔測試一個沖次的M個加速度值，一般取M=200。設第i個加速度值為ai，平均值為aavg，對加速度邊界條件進行歸零計算，第i個懸點加速度為

由加速度計算第i個懸點速度

計算速度平均值vavg，對速度邊界條件進行歸零計算，第i個懸點速度為

抽油機在下死點懸點速度為0，后續速度逐漸增大。根據這一特征，對上述歸零計算出來的M個速度值重新排隊，以懸點下死點作為第一個值。

由速度計算第i個懸點位移

由于加速度測試誤差原因，難以得到絕對值非常準的加速度，上述方法計算得到的沖程smax誤差一般大于1%。由于懸點位移是周期往復的數據，可采用沖程標定的方法提高沖程和位移精度，用米尺實測一次光桿沖程S，采用下式標定位移

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傳輸線路，便于安裝。測試得到的加速度數據也是工況分析很寶貴的數據，應上傳保存。

4 霍爾元件法

霍爾元件是一種磁敏感元件，當磁場強度小于某個值時，霍爾元件截止；當磁場強度大于某個值時，霍爾元件導通。利用這個原理，在上、下死點處設置磁鐵，能夠得到抽油機處于上、下死點的時刻。按霍爾元件與永久磁鐵安裝的位置，可以分為曲柄—機身、懸點—驢頭、游梁—支架等幾種測試方法。

用拉線法測試一個完整沖次等時間間隔的位移—時間數據，在抽油機沖程、沖次不調整的情況下，一直用這個位移—時間曲線與實測的載荷—時間數據合并，得到位移—載荷數據。

5 結論

（1）游梁角位移法適合在游梁抽油機上使用，能夠實時測試得到每個時刻懸點位移，不受油井工作參數影響，精度能夠達到0.10級要求。

（2）懸點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懸點位移測試，但誤差較大；采用沖程標定的方法，能夠大大提高位移測試精度。

（3）霍爾元件法測試簡單，其位移不是實時數據，沖程、沖次發生變化時需要重新測試。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.020