[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号99102697.7
[51]Int.CI7
E21B 47/00
[43]公开日2000年10月25日[22]申请日99.4.19
[21]申请号99102697.7
[11]公开号CN 1271055A
[71]申请人曹平生
地址834008维吾尔自治区克拉玛依采油二
厂五中彭君转[72]发明人彭君
权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 13 页
[54]发明名称
抽油机不停抽示功图测试方法
[57]摘要
该方法不仅克服了停抽安装示功仪传感器时出现的易烧电器等问题,而且解决了永置式传感器在生产测试过程中容易发生形变造成测试结果的偏差且维护费用高的缺点,实现在正常生产时使用权传感器处于非受力状态,这样就大大延长传感器的使用时限和检测周期,减少了检修工作量。大幅度地降低了生产测试成本,使永置式示功图测试方法得到进一步有效推广,保持了抽油机不停抽生产状况下最接近真实情况的抽油泵示功图信息。
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权 利 要 求 书
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1.抽油井不停抽示功图测试方法，其特征是方法在井口装置中增加了(除第一类、第四类方法不需要三个要素外)光杆套筒、下光杆卡子、和光杆上死点三个要素并利用悬绳器上夹板、下夹板、顶丝、传感器的几何形态的差异性、可改变性来进行相应的改进和增加装置项目从而实现抽油井不停抽示功图测试目地。
2.抽油井不停抽示功图测试方法，其特征是方法(除第一类、第四类方法外)在示功图测试中必须进行七个过程的操作。 3.利用四类不停抽示功图测试方法、原理的抽油井不停抽示功图测试及产品。
4.本发明中的光杆套筒、下光杆卡子及利用光杆套筒、下光杆卡子原理、方法的不停抽示功图测试及产品。
5.本发明中示功仪传感受器“U”形垫铁的自锁定装置及利用自锁定装置原理的不停抽示功图测试及产品。
6.本发明中改进的上夹板、下夹板、顶丝、增加的弹性钢板、不等厚钢板、偏心凸轮、90度手柄、上夹板与上光杆卡子的可活动式连接、旧的上下夹板和顶丝的改造方法、组合形式原理及产品。
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说 明 书
抽油机不停抽示功图测试方法
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本发明涉及油田抽油井不停抽示功图测试工艺
油田抽油井泵况的好坏直接影响着油井产量的大小，一般人们了解井下抽油泵工作情况好坏最常用的方法是对抽油泵进行示功图测试。随着油田的开发，油田中深井、大泵井数量不断增多，反映到抽油井示功图测试方面就是经常性的烧配电盘、烧电机等情况发生，严重时以至于直接影响油田正常生产的进行。一般示功图测试每口井每年约测数十次，如果每烧一次电器不计停抽造成原油减产的经济损失仅电器损失就有几佰元到几万元不等。为此人们开发了永置式示功图测试仪，其方法是将示功仪传感器长期放置在抽油机悬绳器两夹板之间，传感器长期在夹板应力作用下很容易发生形变造成测试结果的偏差，因此一般传感器使用3个月左右就需要更换并进行校验，示功仪传感器是高精度部件又是示功仪的核心部件，这样就造成永置式示功仪测试成本较高，不能进一步得到有效推广，为解决这一问题本发明设计了抽油机不停抽示功图测试方法和装置示意图。
抽油机不停抽示功图测试方法不仅克服了停抽安装示功仪时出现的易烧电器等问题，而且解决了永置式传感器在生产测试过程中传感器容易发生形变造成测试结果的偏差且维护费用高的缺点，方法对现行抽油机配电箱系统不需做任何改动，同时方法大大延长测试装置的使用时限和检测周期，减少了仪器检修工作量。较大幅度地降低了生产测试成本，方法解决了停抽安装示功仪传感器所造成的抽油泵管柱内相关因素发生的变化，保持了抽油机不停抽生产状况下最接近真实情况的抽油泵示功图信息和不影响抽油井生产时率等优点。
本发明用以下方法解决抽油机不停抽示功图测试方法，为了能清楚地说明方法首先对目前最常用的抽油机悬绳器结构作个简单介绍，目前最常用的抽油机悬绳器结构见附图1中1---6部分所示，其中1---钢丝绳 2---光杆 3---光杆卡子(上光杆卡子) 4---悬绳器上夹板 5---顶丝 6---悬绳器下夹板 10-3
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--井口盘根盒 A区为示功仪传感器夹放位置。
本发明将上述装置进行必要的改动，增加了一个概念和两个装置见附图1中7---9部分，其中7---光杆卡子(下光杆卡子)8---为抽油机驴头行至下死点时盘根盒在光杆上可达到的最高位置(本发明称之为——光杆上死点)9---光杆套筒。本发明同时要求对悬绳器上夹板、下夹板、顶丝以及示功仪传感器进行相应的改造和增加装置项目以适应新的测式方法。为减弱在夹放、装载传感器时的冲击力可以在光杆卡子底部增加缓冲弹性钢板(或弹簧)见附图书11附图12，弹性钢板(或弹簧)要有相应的弹力它可以和光杆卡子组合设计在一起。附图1中7---9部分的安装要求是这样的：下光杆卡子必须永久安装在光杆上死点的上部，合理位置为光杆上死点上部约4到7厘米处。光杆套筒长度不宜过长或过短一般在20到25厘米左右。正常抽油生产或正常测试时光杆套筒不在光杆上，光杆套筒只是在装载和卸载示功仪传感器时瞬间套装于光杆上，光杆套筒是一个起下十分方便的工具，它的结构示意图请详见附图2---图5所示。附图1中光杆套筒的高度减去下光杆卡子到光杆上死点的距离为A区让出的夹放传感器的高度，这个距离应当小于下夹板到下光杆卡子的距离。
为了对本发明有更好的认识，体现方法的原理及操作，我对本方法的操作过程做个介绍：操作共分七个过程：过程①光杆套筒的安装：当驴头行至下死点后向上运动过程中夹放光杆套筒，同时作好装载传感器的准备、过程②装载传感器：当下光杆卡子下行接触到光杆套筒时附图1中A区空间增大这时装载或夹放传感器、过程③光杆套筒的卸下：在驴头从下死点向上运动在运动过程中将光杆套筒卸下、过程④为正常测试示功图过程、过程⑤光杆套筒的安装：重复过程①、过程⑥卸载传感器：当下光杆卡子下行接触到光杆套筒时附图1中A区空间增大此时卸载传感器、过程⑦光杆套筒的卸下：重复过程③，这时抽油机正常运行同时也完成全测试过程。由于整个操作过程是在驴头行至下死点附近20厘米左右的高度内进行的，这时抽油机电动机扭距小于最大扭距、光杆运行速度也小，这样就不会对抽油机的运行造成较大的影响，这个过程是本发明最基本的操作过程。当对悬绳器上夹板、下夹板、顶丝以及对示功仪传感器进行相应的改造和增加装置项目后有四类操作方法如下。
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第一类方法：这类方法是最简单、安全性较差的一类，方法不需要光杆套筒和下光杆卡子，但需要安装永置式示功仪传感器。(当增加光杆套筒和下光杆卡子时就成为第二类方法)第一类方法是将加厚加高的上夹板或下夹板之一做个改进，在上下夹板的光杆与钢丝绳孔之间(也可在钢丝绳孔外侧)增加两个水平轴孔即附图1中A区的上夹板或下夹板上加工两个垂直于纸面的轴孔。轴孔中放置两个两头带偏心的凸轮见附图14，凸轮上部或下部有一钢板与传感器分开见附图13，测试时让凸轮顶起永置式传感器这时光杆全重压在传感器上而顶丝处于非受力状态，正常抽油生产时放下偏心凸轮这时光杆全重压在顶丝上而传感器处于非受力状态(当增加的两个水平轴孔位于钢丝绳孔外侧时偏心凸轮的操作方法正好相反)。这种方法要求搬动偏心凸轮的手柄要相应地加长以减少搬动力距，手柄成90度角这样在操作过程中只需要向下搬动手柄两次就可完成传感器的装载和卸载过程。为了保持搬下的手柄与光杆有一定的距离要求手柄成三折线形态见附图15。本发明建议不要使用第一类方法。
第二类方法：本方法要求安装永置式传感器、下光杆卡子、使用光杆套筒以及对上下夹板和顶丝做出相应改动(当上夹板与上光杆卡子连接在一起并且两者可以自由转动时上夹板可以保持不变见附图11，否则需要改动，改动见附图6---图7，图8为改动后的安装示意图，图8中的上、下夹板位置可以互换)。第二类方法测试是这样实现的：A区为夹放传感器位置，当正常生产时“顶丝”顶着上夹板，A区中传感器处于非受力状态。测试时将“顶丝”放下这时上夹板下降光杆全重压在传感器上达到测试目的。这种方法保持了原有结构的特征，在操作方法上具有通用性。新的“顶丝”装置示意图见附图7中的手柄连接部分或具有相同功能的装置。比如“顶丝”也可以用夹放于附图1中A区顶部或底部的不等厚钢板来实现见附图10(原顶丝要适当加长)，当抽油机在正常抽油生产时A区中夹放的是薄的钢板部分，这时顶丝顶着光杆全重而上下两夹板不能夹住传感器，传感器处于非受力状态。当要测试时将钢板的较厚部分推入A区中这时厚钢板将上夹板顶开从而光杆全重压在传感器上，这时顶丝处于非受力状态达到测试目地(实现这一过程也可以用第一类方法中的偏心凸轮装置)。对于旧的上、下夹板可以利用顶丝螺孔或加工几个螺孔来安装新的“顶丝”装置见附图16附图17。第二类
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方法的操作过程完全按七个过程来进行操作。本方法所使用的工具结构示意图请见附图2---图8及附图说明和附图10到附图17及附图说明。第二类方法是较安全的一类测试方法，但是方法由于要在每一口井上安装永置式传感器因此油田投入的测试成本还是比较高的，因此本发明提出供第三类方法如下。
第三类方法：这种方法仅需要永久安装的下光杆卡子、使用光杆套筒和改进的传感器以及要求上夹板与上光杆卡子连接在一起并且两者可以自由转动见附图11。第三类方法的操作过程完全按七个过程来进行操作，与第二种方法的不同之处有三点：①这种方法不需要在每一口井上安装永置式示功仪传感器，因此极大地降低了生产测试成本。②这种方法需要对示功仪传感器做出必要的改进------即示功仪传感器要有自锁定装置，本发明提供了一种能自动锁定于光杆的装置示意图见附图9及附图说明。③示功仪传感器在测试时安装于悬绳器夹板中，测试后示功仪传感器从夹板中取出，传感器是在当下光杆卡子与光杆套筒接触后A区空间增大时夹放于两夹板上或取出的。这个过程要求操作人员技术熟练，要由具有丰富的油田测试经验的职工进行操作。
第四类方法：这类方法要使用液压原理即“千斤顶”来实现传感器的加载和卸载过程。这类方法和第一类方法一样不需要光杆套筒和下光杆卡子，方法需要配置液压系统来实现不停抽示功图测试。这种方法需用一高压软管连接到悬绳器上的“千斤顶”上而另外一头连接到固定的且易于进行加压操作的地方(千斤顶永久固定于悬绳器上或与夹板组合设计在一起)。抽油机正常生产时液压系统处于不加压的状态下，这时永置式传感器处于非受力的状态而光杆全重压在顶丝上。测试时则进行系统加压“千斤顶”顶起永置式传感器，这时光杆全重加在传感器上而顶丝处于非受力状态实现示功图的测试。高压软管连接方法和永置式传感器电缆的连接方法一样(吊装于连接悬绳器与抽油机之间的钢丝上，钢丝的连接要确保抽油机驴头自由上下运动)，而“千斤顶”则是专门设备可由工厂直接生产组装于悬绳器上。由于这类方法的“千斤顶”只是在要测试时才加压而在正常抽油生产时“千斤顶”不加压，因此“千斤顶”可以长期使用。本方法是四类方法中操作最安全的一种，缺点是成本较高，高压软管易老化。“千斤顶”的安装方法十分灵活图18仅
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指出一类安装示意图。
抽油机不停抽示功图测试方法不仅克服了停抽安装示功仪时出现的易烧电器等问题，而且解决了永置式传感器在生产测试过程中传感器容易发生形变造成测试结果的偏差且维护费用高的缺点，方法对现行抽油机配电箱系统不需做任何改动，本发明提供的方法是抽油机在正常生产时夹放于悬绳器两夹板之间的传感器是处于非受力状态，这样就大大延长测试装置的使用时限和检测周期，减少了仪器检修工作量。较大幅度地降低了生产测试成本，方法解决了停抽安装示功仪传感器所造成的抽油泵管柱内相关因素发生的变化，保持了抽油机不停抽生产状况下最接近真实情况的抽油泵示功图信息和不影响抽油井生产时率等优点。
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附图说明
附图1：为方法最基本的结构及位置示意图其中1---钢丝绳 2---光杆 3---光杆卡子(上光杆卡子) 4---悬绳器上夹板 5---顶丝 6---悬绳器下夹板 7---光杆卡子(下光杆卡子) 8---为抽油机驴头行至下死点时盘根盒在光杆上可达到的最高位置(本发明称之为——光杆上死点) 9---光杆套筒 10---井口盘根盒，A区为示功仪传感器夹放位置。
附图2：为光杆套筒主视图及两剖面图示意图其中1---活页轴 2---套筒左半弧 3---套筒右半弧 4---夹放光杆位置 5---小手柄 6---锁定销钉和手柄 7---大手柄(主手柄)
附图3：为光杆套筒俯视示意图及分解示意图其中1---活页轴 2---夹放光杆位置 3---大手柄(主手柄) 4---套筒左半弧 5---锁定销钉和手柄 6---锁定锁头 7---套筒右半弧 8---小手柄，C---C剖视位置。
附图4：为C---C剖视示意图其中 1---弹簧及弹簧仓(用于对锁定销钉和手柄的复位) 2---活页轴 3---小手柄 4---锁定销钉和手柄 5---锁定锁头 6---螺丝钉(螺丝钉用于安装锁定销钉和手柄的封口)
附图5：为光杆套筒左视示意图其中1---光杆套筒主体 2---大手柄(主手柄) 3---锁定销钉和手柄
附图6：为上夹板三视示意图其中1---加长加宽加厚的上夹板主体 2---顶丝定位点，上夹板可以和附图7对换成为下夹板，此时下夹板即附图7成为上夹板。
附图7：为下夹板三视示意图其中1---为顶丝不等形轴孔 2---加长加宽加厚的下夹板主体 3---顶丝及顶丝手柄，它可和上夹板对换。 附图8：为新悬绳器安装示意图其中1---钢丝绳 2---上光杆卡子 3---上夹板 4---光杆 5---下夹板 6---顶丝及顶丝手柄 7---下光杆卡子，在安装时上夹板可以和下夹板对换-----即视图的上部成为底部而底部成为上部。 附图9：为改进的示功仪传感器示意图本图中细实线为保留的原部件，这两部分为1---传感器应变片 2---电子仓 其余为 3---传感器“U”形垫铁 4---传感器“U”形垫铁锁定销钉弹簧 5---传感器“U”形垫铁锁定销钉 6---传感器手柄 7---传感器弧形锁定锁头 8---传感器弧形锁定锁头螺钉轴 9---传感
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器弧形锁定锁头弹簧，Q为传感器弧形锁定锁头的前半部分、H为传感器弧形锁定锁头的后半部分。俯视示意图没有画应变片，俯视示意图为锁定光杆时弧形锁定锁头的锁定位置状态。传感器锁定工作过程：在没有推入到悬绳器两夹板间光杆上时由于弹簧9的作用Q头部分收入到“U”形垫铁弧形锁槽内而H头部分则从弧形锁槽内出来占据光杆部分位置，这时光杆可自由进入到“U”形垫铁弧形锁定锁头内。测试时当传感器推入到悬绳器两夹板间光杆上时H头部分收入到“U”形垫铁弧形锁槽内而Q头部分则从弧形锁槽内出来处于锁定光杆位置，当两夹板压紧传感器时传感器“U”形垫铁锁定销钉在压力作用下进入到锁定位置使弧形锁定锁头不能后退实现对光杆的锁定。传感器“U”形垫铁锁定销钉弹簧的弹力要大于传感器的两倍重量，当两夹板解除压力时传感器“U”形垫铁锁定销钉自动弹起，这时传感器可以自由取下。
附图10：为不等厚钢板示意图其中1---为簿钢板工作点 2---为厚钢板工作点 3---手柄 4---光杆活动区域
附图11：为在上光杆卡子和上夹板之间夹放弹性钢板以及将上夹板定位于上光杆卡子上的结构示意图其中1---钢丝绳 2---光杆 3---定位上夹板的钢板 4---定位螺丝钉 5---上光杆卡子 6---弹性钢板 7---上夹板 附图12：为弹性钢板三视示意图。
附图13：为安装偏心凸轮的悬绳器结构示意图其中1---钢丝绳 2---光杆卡子 3---上夹板 4---顶丝 5---光杆 6---偏心凸轮与传感器间分隔钢板 7---偏心凸轮 8---组合下夹板
附图14：为偏心凸轮示意图其中1---为偏心凸轮 2---为两偏心凸轮轴同步转动齿轮安装位置 3---手柄安装位置 4---紧固定螺丝杆 5---偏心轮轴 附图15：为90度(三折线)手柄示意图。
附图16：为目前旧上夹板改动加长部分示意图的主视图和左视图，图中螺丝为紧固螺丝，B区为旧夹板插入位置。
附图17：为目前旧下夹板、顶丝改动加长部分示意图的主视图和左视图，螺丝为紧固螺丝，B区为旧夹板插入位置。
附图18：为第四类方法安装示意图1---钢丝绳 2---光杆卡子 3---悬绳器上夹板 4---顶丝 5---光杆 6---分隔钢板 7---千斤顶 8---悬绳器下夹板。
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说 明 书 附 图
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图2
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图5
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图8
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图17
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