專利名稱：無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油井抽油機(jī)功圖測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī) 功圖儀。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)懸點(diǎn)在上下死點(diǎn)間做往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)從下死點(diǎn)至上死點(diǎn)為上行，懸點(diǎn)從 上死點(diǎn)至下死點(diǎn)為下行，根據(jù)上下行位移與載荷，以位移為橫軸，以載荷為縱軸，即可畫出 抽油機(jī)功圖。游梁式抽油機(jī)工作時(shí)，在不同地區(qū)，油泵在地下幾百米至幾千米處，地面無(wú)法直接 了解油泵的工況，通常需要測(cè)量抽油機(jī)的功圖來(lái)間接了解油泵的工況，為油田維修人員作 出維修決定提供依據(jù)，同時(shí)，需要測(cè)量抽油機(jī)的沖程和沖次。目前，油田普遍使用有線功圖儀來(lái)測(cè)量功圖。其工作原理是使用拉線位移傳感器 測(cè)位移，使用力傳感器測(cè)載荷。拉線位移傳感器的核心是一個(gè)帶自動(dòng)收線功能的線軸，使用 時(shí)，線軸裝在抽煙機(jī)的懸點(diǎn)上，線頭固定在地面，抽煙機(jī)的懸點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)線軸轉(zhuǎn)到， 通過(guò)測(cè)量線軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，即可測(cè)量懸點(diǎn)的位移，其測(cè)量精度較高。載荷測(cè)量使用電阻應(yīng)變 片。由于線軸的使用壽命大約為10萬(wàn)次，而抽油機(jī)懸點(diǎn)依型號(hào)不同，每天往返5000-10000 次，因此這種功圖儀不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用。油田一般使用一臺(tái)功圖儀對(duì)多口油井進(jìn)行間歇 式巡檢，由于巡檢周期較長(zhǎng)，無(wú)法得到抽油機(jī)的實(shí)時(shí)功圖。同時(shí)，由于這種功圖儀價(jià)格較高， 不易普遍使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)量精度高、使用壽命長(zhǎng)、成本低的無(wú)線自校準(zhǔn) 油井抽油機(jī)功圖儀。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，包括處理 器，與處理器連接的加速度傳感器和載荷傳感器；加速度傳感器用于采集加速度數(shù)據(jù)；載 荷傳感器用于采集載荷數(shù)據(jù)；處理器用于對(duì)加速度數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取功圖。如上所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，處理器采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述的 單片機(jī)包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘、閃存單元、定時(shí)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；如上所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，加速度傳感器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單 元、數(shù)字處理單元和輸出單元；如上所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，載荷傳感器包括應(yīng)變片和運(yùn)算放 大器單元。本實(shí)用新型的效果在于通過(guò)外掛的拉線位移傳感器對(duì)功圖儀的加速度位移傳感 器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)的功圖進(jìn)行高精度測(cè)量，本裝置只需處理器、加速度傳 感器和載荷傳感器，就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)量，降低了測(cè)量成本。
圖1為本實(shí)用新型所提供的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.處理器；2.加速度傳感器；3.載荷傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。如圖1所示，一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀包括處理器1，與處理器1連接的 加速度傳感器2和載荷傳感器3。處理器1采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘、閃存單 元、定時(shí)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。加速度傳感器2包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和輸出單 元。載荷傳感器3包括應(yīng)變片和運(yùn)算放大器。拉線位移傳感器在需要校準(zhǔn)時(shí)與無(wú)線自校準(zhǔn) 油井抽油機(jī)功圖儀連接，校準(zhǔn)完成后撤除。拉線位移傳感器可采用現(xiàn)有技術(shù)。具體應(yīng)用時(shí)，選用C8051F430型號(hào)的單片機(jī)，ADIS16021型號(hào)的加速度傳感器，載 荷傳感器選用通用元器件，拉線位移傳感器使用外購(gòu)件。本實(shí)用新型工作過(guò)程如下實(shí)際使用時(shí)，一般設(shè)定為一小時(shí)測(cè)量一次，其他時(shí)間休眠，此功能由單片機(jī)內(nèi)的實(shí) 時(shí)時(shí)鐘(RTC)完成；開(kāi)始測(cè)量時(shí)，設(shè)定合理的采樣周期，保證每沖次采樣200次以上，300次 以下，此功能由單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器完成；單片機(jī)通過(guò)SPI接口讀取加速度傳感器的加速度 數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)內(nèi)部A/D采樣載荷傳感器的電壓值，并計(jì)算載荷。連續(xù)采樣1000次后，停止 采樣，得到數(shù)據(jù)樣本。對(duì)數(shù)據(jù)樣本中的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析，找到加速度在上下死點(diǎn)時(shí) 在數(shù)據(jù)樣本中的所處的位置，得到有效的加速度樣本。加速度樣本的長(zhǎng)度乘以采樣周期，可 得到?jīng)_次，對(duì)加速度樣本進(jìn)行二次數(shù)值積分，可得到位移和沖程。一般情況下，位移和沖程 誤差很大，不能直接使用。使用存儲(chǔ)在FLASH中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)沖程進(jìn)行校準(zhǔn)，再反向校準(zhǔn)加 速度數(shù)據(jù)，再對(duì)加速度樣本進(jìn)行二次數(shù)值積分，可得到準(zhǔn)確的位移和沖程。根據(jù)加速度樣本 在數(shù)據(jù)樣本中所處的位置，可以得到載荷樣本，載荷樣本的數(shù)據(jù)與位移數(shù)據(jù)是一一對(duì)應(yīng)的， 根據(jù)位移與載荷數(shù)據(jù)，即可得到功圖。校準(zhǔn)過(guò)程功圖儀初次安裝或需要校準(zhǔn)時(shí)，將拉線位移傳感器與處理器連接，功圖 儀能自動(dòng)探測(cè)到外掛拉線位移傳感器的存在，啟動(dòng)自檢，功圖儀通過(guò)頻率接口讀取拉線位 移傳感器數(shù)據(jù)。自檢結(jié)束后，撤除外掛拉線位移傳感器，功圖儀自動(dòng)記錄外掛傳感器測(cè)量的 沖程，并永久保存，直到下次自檢。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍。倘若這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，其特征在于包括處理器(1)，與處理器(1)連 接的加速度傳感器( 和載荷傳感器(3)；加速度傳感器( 用于采集加速度數(shù)據(jù)；載荷傳 感器C3)用于采集載荷數(shù)據(jù)；處理器(1)用于對(duì)加速度數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取功 圖。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，其特征在于所述的處 理器(1)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述的單片機(jī)包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘、閃存單元、定時(shí)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換單兀。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，其特征在于所述的加 速度傳感器( 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理單元和輸出單元。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀，其特征在于所述的載 荷傳感器( 包括應(yīng)變片和運(yùn)算放大器單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及油井抽油機(jī)功圖測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及無(wú)線自校準(zhǔn)油井抽油機(jī)功圖儀。其特點(diǎn)在于使用加速度傳感器測(cè)量懸點(diǎn)的加速度，通過(guò)對(duì)加速度二次積分得到位移，同時(shí)得到?jīng)_程和沖次。使用拉線位移傳感器作為校準(zhǔn)源，對(duì)沖程進(jìn)行校準(zhǔn)，再反向?qū)铀俣冗M(jìn)行校準(zhǔn)。經(jīng)校準(zhǔn)后，測(cè)量精度能滿足使用要求。使用本實(shí)用新型，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行自校準(zhǔn)后，在各種工況下能得到較高的測(cè)量精度，能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，而且本裝置價(jià)格較低，能在油田普遍使用。
文檔編號(hào)G01L3/24GK201909692SQ201020595659
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者吳華明 申請(qǐng)人:北京航天時(shí)空科技有限公司