分析石油采油机械综合性测试实验装置的设计和应用

许利军　王华

摘 要：该文设计出了一种新型的石油采用机械综合性测试实验装置，这种装置是对以往采油机械实验装置的改革，实现了实验装置从单一性向多功能性、综合性的转变，从而更能适应采油的需求和时代的发展要求。

关键词：石油采油机械 综合性测试 试验装置 设计应用

中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0071-02

作为一种新型的实验平台，石油采油机械综合性实验装置，更好地使用了时代的发展和石油采油工作的新发展，为石油采油工作提供了准确的数据。采油机械实验室的建设也必须在先进行思想的指导下开展，符合时代的发展趋势。另外，由于一些石油机械实验设备的专业性强，而市场上的需求量又很小，几乎买不到成品。因此，如果进行定制，则费用昂贵，研发的周期较长，可能无法使用实验室装置的各种要求。在该文中从设计的主导思想、实验装置介绍等方面分析了该命题。对最新研制的石油采油机械综合测试和配套仪器进行了分析，并开发设计了相应的采油实验项目，积极的改变了原有的实验内容，让采油机械综合性测试实验装置提升到了综合性、多功能的科研平台。

1 采油机械综合性测试实验装置设计指导思想

由于当前的石油采油测试试验装置，无法适应时代的发展，在设计过程中，应以下列的思想为主要的指导思想。

1.1 及时性

自主研发的实验设备可在实验室操作中及时得到应用，可提高实验室试验的效率。但是由于当前科学技术发展的速度较快，而高校专业课的理论内容也在不断的更新，更新速度较快。在这种新形势下，则应及时改进实验设备，满足新课程教学目标的需要。对于高水平的实验手段，主要来源于实验室，可从市场上采购得到。因此，需积极自主研发实验室装置。

1.2 经济性

实验教学所需的设备为先进教学产品，价格较高，但是一些设备的需求量小，但是专业性较强。由于高校的资金不足，当前只能选择价格低、质量差的设备。

2 采油测试实验装置概况

采油测试实验装置包括下面几个方面。

2.1 驱动系统

抽油机驱动系统中，PLC系统控制交流变频器为驱动电机，这种电机具有良好的人工智能能力。在正常工作中，可分析和判断实际的工作状况，可按照实际的实际情况，自动停止或者启动。

2.2 加载系统

由于抽油机加载系统的上、下冲程在荷载量上有着很大的区别，因此，在通常情况下，悬挂重物不能够真实反映荷载变化的实际情况、真实数据。不过由于加载系统可有效克服上述不足，因此，可把任何形状的示功能图进行加载。

2.3 测试系统

抽油机的测试系统包括示功图测试仪和静动态应变仪和电参数测试仪等。因此，可针对荷载、电子参数和应力等进行有效的测试。

测试对象为游梁式抽油机，同样可为其它类型的抽油机。在使用过程中，编制的系统软件可在微机上操作，根据试验的相关要求合理选择加载型式和驱动方式。在实验过程中，可开展数字化测试，显示出数据与曲线。

3 石油采油机械综合性测试实验项目特点与功能

3.1 强度、稳定性与刚度

抽油机的重要部位包括游梁、支架和连杆等，在这些部位贴上应变片，之后按照不同的位置，合理选择驱动方式与加载方式。首先测试出每个点的动态应力值、荷载之间的相互关系和抽油机的加载速度等，主要的目的为验证有限元的精准度，从而为抽油机参数提供准确的依据。

3.2 传动效率、功率和示功图

电机瞬时角速度，需用测速电机来测算，而使用遥测仪测试曲柄轴的转矩，使用动态应变仪测算电机输出轴的瞬时转矩。在测算过程中，采用积分法计算1个冲程中的1个小部件的功率，之后再进行计算位移与拉力传感器的示功图，便可得到抽油机的效率与抽油杆工作时的功值。

3.3 平衡性

通过抽油机测功仪来测试电机输入参数，之后可有效采集电路的电流、功率和电压等。而数据的计算，主要是无功功率、功率因素和上下冲程峰值电流等参数的计算，在详细的分析和计算后，便可分析和判断出抽油机的平衡性。如果不平衡，则可找出相应的解决办法。

3.4 数字化抽油机的性能测试

数字化抽油机具有数据采集与远程控制能力，是一种新型的抽油机。这种新型抽油机的性能主要包括以下三个方面：

（1）在油田采油井内，自动采集抽油机运动数据、井口套压数据、油压数据，以及光杆位移数据和悬重荷载数据等，在详细的规划之后，可绘制出抽油机的示功图，从而自动计算出抽油机动液面、产液量数据。这些数据对于反映抽油机的采油性能情况具有很重要的意义。

（2）在抽油机的上方安装无线荷载、位移传感器等，可实现所需数据的自动采集，且可自动绘制施加荷载之后的抽油机示功图，并对比施加荷载前后的示功图，从而分析和判断无线荷载与位移传感器是否具有合理性与准确性。

（3）把采集到的示功图加载到抽油机上，以此来仿真模拟抽油机的实际生产情况。抽油机的远程电参数和远程控制模块，具有采集位移数据、荷载数据和压力数据等电机参数的详细功能，并通过专业的A/D转换，转换成位移、荷载和压力等数据。通过数据的自动打包与数据处理，在网络传输模式上，把数据传输到指定的计算机上。同时，由于这些数据受各项控制指令的控制，可人为判断方式，按照启动之后来发布各项控制指令，确定抽油机的运行方式。采用这种闭环控制试验，可检测出数字化抽油机的性能是否可靠，运行状态是否可靠等。

通过上述分析，我们明确了石油采油机械综合性测试实验装置设计内容，在实际的应用中，受到了良好的应用效果，在改善科研环境和条件方面，具有很重要的意义。在长期的科研实践和实验教学方面，一些新的实验项目不断被研发出来，像交流变频器应用试验、拉压传感器、位移传感器试验和抽油机振动测试与故障诊断等。

4 结语

当前，随着石油生产条件的复杂化，给采油机械综合性实验装置提出了更高的要求，这就要求积极研发实验新装置，以满足生产的需要。这就要求在研发之前，首先明确设计的要点，遵循一定的原则。石油采油性能试验装置，目前实现了从单一向综合的转变。

参考文献

[1] 魏航新.抽油机远程监控系统诊断客户端通信研究[J].油气田地面工程，2010（21）：27-29.

[2] 职黎光，魏航信.石油采油机械综合性测试实验装置研制与应用[J].实验技术与管理，2012（11）：22.