抽油机悬点位移的在线测试

严锦根

抽油机悬点位移的在线测试

王海文1郑伟林2严锦根2王静3

1中国石油大学（华东）2中国石化胜利油田孤东采油厂3西部钻探青海钻井公司

游梁角位移法适合在游梁抽油机上使用，能够实时测试得到每个时刻悬点位移，不受油井工作参数影响，精度能够达到0.10级要求。悬点加速度法把加速度传感器与载荷传感器制作成一体，适合于所有类型抽油机悬点位移测试，但误差较大；采用冲程标定的方法，能够大大提高位移测试精度。霍尔元件法测试简单，其位移不是实时数据，冲程、冲次发生变化时需要重新测试。

抽油机；悬点位移；示功图；在线测试

1 多圈电位器拉线法

便携式示功仪是手工测试示功图的仪器，采用多圈电位器拉线法测位移。用直径1mm尼龙线在滚轴上多圈缠绕，滚轴连接一个精密多圈电位器，测试时，拉线的一端固定在井口采油树上，多圈电位器随着悬绳器上下运动，拉线带动电位器辊轴转动，电路监测电位器旋转状态，从而测试出悬点与井口位移变化情况。由于受尼龙线和电位器的使用寿命限制，其不适合于在线测试。

2 游梁角位移法

把角位移传感器安装在抽油机游梁上，与游梁轴线平行放置，用角位移传感器测试游梁摆动角度，游梁摆动角度与悬点位移是一一对应的，由式（1）计算出悬点位移

式中x为悬点相对下死点位移（m）；a为抽油机游梁前臂长（m）；θ为游梁与垂直方向的夹角（弧度）；θ0为下死点时游梁与垂直方向的夹角（弧度）。

悬点位移误差主要受角位移传感器的测试误差影响，角度测试误差小于0.01弧度即可满足位移误差小于1%的要求。游梁角位移法不受冲程、冲次等工艺参数影响，且容易判断一个完整冲次周期循环，适用于各种类型、型号的游梁式抽油机，安装方便且不容易被人为破坏。

3 悬点加速度法

抽油机悬点加速度在下死点最大，利用这一特征判断下死点及冲次N，以等时间间隔测试一个冲次的M个加速度值，一般取M=200。设第i个加速度值为ai，平均值为aavg，对加速度边界条件进行归零计算，第i个悬点加速度为

由加速度计算第i个悬点速度

计算速度平均值vavg，对速度边界条件进行归零计算，第i个悬点速度为

抽油机在下死点悬点速度为0，后续速度逐渐增大。根据这一特征，对上述归零计算出来的M个速度值重新排队，以悬点下死点作为第一个值。

由速度计算第i个悬点位移

由于加速度测试误差原因，难以得到绝对值非常准的加速度，上述方法计算得到的冲程smax误差一般大于1%。由于悬点位移是周期往复的数据，可采用冲程标定的方法提高冲程和位移精度，用米尺实测一次光杆冲程S，采用下式标定位移

加速度传感器能够与载荷传感器封装在一起安装在悬绳器位置，共用一套供电与信号传输线路，便于安装。测试得到的加速度数据也是工况分析很宝贵的数据，应上传保存。

4 霍尔元件法

霍尔元件是一种磁敏感元件，当磁场强度小于某个值时，霍尔元件截止；当磁场强度大于某个值时，霍尔元件导通。利用这个原理，在上、下死点处设置磁铁，能够得到抽油机处于上、下死点的时刻。按霍尔元件与永久磁铁安装的位置，可以分为曲柄—机身、悬点—驴头、游梁—支架等几种测试方法。

用拉线法测试一个完整冲次等时间间隔的位移—时间数据，在抽油机冲程、冲次不调整的情况下，一直用这个位移—时间曲线与实测的载荷—时间数据合并，得到位移—载荷数据。

5 结论

（1）游梁角位移法适合在游梁抽油机上使用，能够实时测试得到每个时刻悬点位移，不受油井工作参数影响，精度能够达到0.10级要求。

（2）悬点加速度法把加速度传感器与载荷传感器制作成一体，适合于所有类型抽油机悬点位移测试，但误差较大；采用冲程标定的方法，能够大大提高位移测试精度。

（3）霍尔元件法测试简单，其位移不是实时数据，冲程、冲次发生变化时需要重新测试。

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.020