一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置及方法，装置包括管柱、杆柱，所述杆柱运行在管柱中，所述管柱包括自上而下依次连接的油管、磁性感应器、泵筒，所述杆柱包括自上而下依次连接的抽油杆、载荷传感器、数据仓、电子仓、电磁发生管、柱塞。本发明专利技术形成了一套井下电磁位移传感器，可以准确测量抽油泵柱塞位移。该电磁位移传感器与载荷传感器配合使用，形成了一种新井下泵功图测试方法。提高碳纤维抽油杆举升系统井下泵功图测试的准确度。

A Testing Device and Method for Downhole Pump Power Diagram of Carbon Rod Lifting System

The invention discloses a downhole pump power diagram testing device and method for a carbon rod lifting system, which comprises a tubing string and a rod string. The rod string runs in a tubing string. The tubing string comprises a tubing, a magnetic inductor and a pump barrel connected sequentially from top to bottom. The rod string comprises a sucker rod, a load sensor, a data warehouse, an electronic warehouse, an electromagnetic generator tube and a plunger connected sequentially from top to bottom. \u3002 The invention forms a set of downhole electromagnetic displacement sensor, which can accurately measure the displacement of the plunger of the pumping pump. The electromagnetic displacement sensor is used in conjunction with the load sensor to form a new method for measuring the dynamometer of downhole pumps. Improve the accuracy of downhole pump dynamometer test of carbon fiber sucker rod lifting system.

【技术实现步骤摘要】
一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置及方法
本专利技术涉及石油天然气勘探和其它需要进行钻井液参数录取的施工领域，具体地说是一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置及方法。
技术介绍
目前碳纤维抽油杆凭借其质量轻，强度大，耐腐蚀等优点，在油田中的应用越来越广泛。碳纤维抽油杆的材料特性与常规的钢制抽油杆区别较大，目前，其井下运动规律并没有被完全掌握。井下泵功图分析是反映杆柱运动规律的有效手段，目前有杆泵井下泵功图测试主要是有两种方法，第一种是根据测得的地面功图来计算井下泵功图，但对于碳杆系统，并没有合适的计算模型。第二种是直接测试，测试原理是通过测杆柱加速度来计算杆柱位移，再根据位移和载荷生成功图。而碳杆的模量较小，在井内的伸缩与震动较大，会造成这种方法测量失准。由此可见，现有的井下功图测试技术并不适应于碳杆举升系统。申请号：201310559937.8，公开日：2016-08-17公开了一种电磁波发生装置，包括发生电子的电子发生部；供所述电子发生部入射电子的入射部；在所述入射部内设置有拦截所述入射电子并改变所述入射电子行进方向的变向部，和改变所述入射电子速度与行进方向的导向部，所述导向部远离所述电子发生部的一端为阳极端；所述入射部为径向截面为梯形的空心圆柱金属体，其直径较大一端为入射电子的射出端，射出端为敞口，其直径较小一端为入射电子的射入端，所述射入端为密闭端，其端面的中部开有装配孔；所述电子发生部包括一导向通道，导向通道插入到所述射入端的装配孔内；所述变向部为金属圆锥体，圆锥体的顶角指向电子发生部的输出端。通过电子在入射部内的多次变向，使电子在入射部内行进的过程中，能够更加的集聚，从而使电子在离开入射部后能够相对集中的集聚到一个区域内，从而增加该区域单位面积内所接收的电子数量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置及方法，形成了一套井下电磁位移传感器，可以准确测量抽油泵柱塞位移。该电磁位移传感器与载荷传感器配合使用，形成了一种新井下泵功图测试方法。提高碳纤维抽油杆举升系统井下泵功图测试的准确度。为了达成上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，包括管柱、杆柱，所述杆柱运行在管柱中，所述管柱包括自上而下依次连接的油管、磁性感应器、泵筒，所述杆柱包括自上而下依次连接的抽油杆、载荷传感器、数据仓、电子仓、电磁发生管、柱塞。所述磁性感应器包括基管以及设置在基管外壁上的磁环。所述电磁发生管包括金属管和金属丝，所述金属管两端带有螺纹，分别与柱塞及电子仓通过螺纹连接，所述金属丝是一根波导丝，金属丝位于金属管内的中轴线上，金属丝两端是固定在金属管上的。所述数据仓内包括相连接的数据存储板和数据处理器，所述数据处理器还与载荷传感器电连接。所述电子仓内包括相连接的高温电池和感测电路板，电子仓内的感测电路板连接数据处理器和电磁发生管的金属丝。为了达成上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，一种碳杆举升系统井下泵功图测试方法，包括以下步骤：电子仓内高温电池给电磁发生管供电，产生一个电流脉冲，该电流脉冲沿着电磁发生管传播，形成一个圆周磁场；该磁场和磁性感应器产生的磁场相交时，电磁发生管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子仓内感测电路板所检测到；由于这个应变机械波脉冲信号在电磁发生管内的传输时间和磁性感应器与电子仓之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离，也就是柱塞的实时位移，柱塞和第一根抽油杆距离很近，因此这个位移实际上也是第一根抽油杆的位移，实时位移数据之后会传给数据仓进行处理及储存；同时，载荷传感器可以测量第一根抽油杆的实时载荷，并将实施载荷数据传给数据仓内的数据处理器和数据存储板进行处理及储存，数据仓内数据处理器对两组数据进行处理拟合，以位移为横坐标，载荷为纵坐标，拟合成一个功图数据，进行储存。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：在抽油泵柱塞上连接一根电磁发生管代替常规拉杆，电磁发生管的上端连有电子仓、数据仓、载荷传感器，载荷传感器上端连接抽油杆，泵上第一根油管上面连接有磁性感应器。电子仓、电磁发生管、磁性感应器三个元件构成一个电磁位移传感器，用来测量柱塞的实时位移情况，并将数据传输给数据仓。载荷传感器用来测量杆柱的实时载荷，并将载荷数据传输给数据仓。数据仓将位移与载荷的数据进行处理，形成功图并储存起来。提高碳纤维抽油杆举升系统井下泵功图测试的准确度。1、本专利设计形成了一套井下电磁位移传感器，可以准确测量抽油泵柱塞位移。2、该电磁位移传感器与载荷传感器配合使用，形成了一种新井下泵功图测试方法。附图说明图1为本专利技术一种井下井下恒流配水器的结构示意图；图2为图1放大剖视图。图中：1-抽油杆；2-载荷传感器；3-数据仓；4-电子仓；5-电磁发生管；6-磁性感应器；7-柱塞；31、数据处理器；32、数据存储板；41、高温电池；42、感测电路板；51、金属管；52、金属丝；61、基管；62、磁环。具体实施方式有关本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，配合附图说明如下，然而附图仅为参考与说明之用，并非用来对本专利技术加以限制。根据图1和图2，一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，包括管柱、杆柱，所述杆柱运行在管柱中，所述管柱包括自上而下依次连接的油管、磁性感应器6、泵筒，所述杆柱包括自上而下依次连接的抽油杆1、载荷传感器2、数据仓3、电子仓4、电磁发生管5、柱塞7。所述磁性感应器包括基管61以及设置在基管外壁上的磁环62，基管就是一根非磁性的金属管子，上下都有螺纹。磁环就是一个磁性材料做成的环形物体，磁环是镶嵌在基管上的，只有固定关系，并没有电连接关系。数据仓就是一个数据存数+处理设备，里面包括数据存储板32和数据处理器31，外面是一个密封外壳，三者形成一个仓的结构，其工作环境是浸在井下高温高压的液体内的，所以需要设计成这种结构。仓的两端都是螺纹加高温密封圈的结构，实现与上下部件的高温密封。电子仓里面包括高温电池41和感测电路板42，外面是一个密封外壳，三者形成一个仓的结构，因为高温电池和感测电路的工作环境是浸在井下高温高压的液体内的，所以需要设计成这种结构。仓的两端都是螺纹加高温密封圈的结构，实现与上下部件的高温密封。作业时，先下入管柱，自下而上分别是：泵筒、磁性感应器6、油管；磁性感应器6可作为一个单独的部件，也可以集成在泵上第一根油管上。然后下入杆柱，自下而上分别是：柱塞7、电磁发生管5、电子仓4、数据仓3、载荷传感器2、抽油杆至井口。载荷传感器可以选用拉伸式的，也可以选用加持式的。管杆柱下完后正常提防冲距进行抽油生产。生产过程中，电子仓4内高温电池41给电磁发生管5供电，产生一个电流脉冲，该电流脉冲沿着电磁发生管5传播，形成一个圆周磁场。电磁发生管的结构为内外两层，外层是一个金属管51，两端带有螺纹，与柱塞及电子仓通过螺纹连接。内层是一根波导丝，就是一个金属丝52，金属丝位于金属管的中轴线上，金属丝两端是固定在金属管上的，可以使焊接，也可以是其他连接方式)，该磁场和磁性感应器6产生的磁场相交时，电磁发生管5内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子仓4内感测电路板所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，包括管柱、杆柱，所述杆柱运行在管柱中，所述管柱包括自上而下依次连接的油管、磁性感应器、泵筒，所述杆柱包括自上而下依次连接的抽油杆、载荷传感器、数据仓、电子仓、电磁发生管、柱塞。

【技术特征摘要】
1.一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，包括管柱、杆柱，所述杆柱运行在管柱中，所述管柱包括自上而下依次连接的油管、磁性感应器、泵筒，所述杆柱包括自上而下依次连接的抽油杆、载荷传感器、数据仓、电子仓、电磁发生管、柱塞。2.根据权利要求1所述的一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，所述磁性感应器包括基管以及设置在基管外壁上的磁环。3.根据权利要求1或2所述的一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，所述电磁发生管包括金属管和金属丝，所述金属管两端带有螺纹，分别与柱塞及电子仓通过螺纹连接，所述金属丝是一根波导丝，金属丝位于金属管内的中轴线上，金属丝两端是固定在金属管上的。4.根据权利要求3所述的一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，所述数据仓内包括相连接的数据存储板和数据处理器，所述数据处理器还与载荷传感器电连接。5.根据权利要求4所述的一种碳杆举升系统井下泵功图测试装置，其特征在于，所述电子仓内包括相连接的高温电池和感测电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾庆升，汪云家，姜东，张方圆，郑强，杨斌，张中慧，刘晓玲，王慧莉，黄润晶，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37