示功图测试

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井下液面探测
2. 井下液面探测仪表 井下液面探测仪俗称回声(测深)仪，回声测探仪一般 由井口连结器和记录仪组成。 ⑴ 井口连结器 井口连结器用来向油、套管间的环形空间发射一短促 的声脉冲，并把此声脉冲与井中油管接箍、液面等障碍物 的反射声脉冲转换为电脉冲信号。 ⑵记录仪 记录仪将电脉冲信号进行放大、滤波，分别将接箍反 射信号及液面、回音标反射信号记录下来。
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井下液面探测
井下液面探测仪是用来测量井下液面深度的一种非接 触式测量仪表。 1. 回声法测量原理 当声波从一种介质传向另一种介质 传播时，声波在两种密度不同、声速不 同介质的分界面上便有一部分被反射， 另一部分被折射。如果在井口向井下深 处发射一声短促的脉冲波时，若测出回 声反射回的时间和声波传播的速度V， 就能确定井下液面与井口声源之间的距 离。 Vt
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深井泵示功图测试
(3)示功图测试 ①抬起偏心轮手把和控制栓，使两记录笔抬起，开井工作 几个周期后再开始测图。当驴头接近下死点时用手同时压 下偏心轮手把和控制栓，使基线记录笔和应力记录笔笔尖 压在记录纸上即开始记录。驴头往复一个周期后，先推上 控制栓，抬起基线记录笔，待应力记录笔所画曲线完全闭 合后再扳动偏心轮手把，抬起应力记录笔。 ②进行记录纸移位、测量下一个示功图时，须待驴头行至 上死点。用手拉紧拉线，使记录纸移位，如此2-3次，即 能移出测过的示功图。一般每次测试须测出不少于5个有 代表性的示功图。注意在记录纸移位时不可将拉线扯住不 放，也不可猛松拉线，以免损坏记录装置。
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②动力仪安装 Ⅰ 抽油井若是间歇开井，应开井后待抽油机运转正常时再停 抽安装。安装动力仪时，必须将抽油机驴头停在下死点，并 刹好刹车。 Ⅱ 将专用撬杠轮插入悬绳器两边顶丝孔内，反时针转动两个 顶丝使之交替上升，至两横梁间距比测力部分厚度高2-7mm。 Ⅲ 将动力仪测力部分平稳放入横梁间，注意不要碰坏支承块 的连结簧片。 Ⅳ 用撬杠顺时针交替转动两顶丝，使上横梁缓慢下降、动力 仪逐渐受力，至到全部受力顶丝不起作用为止，并挂上保险 链。 Ⅴ 检查导向轮方向，使导向轮上沿与传动轮下沿基本水平， 以防卡断拉线。
第四章
抽油井井下探测 与示功图测试
第四章 井下பைடு நூலகம்试仪表
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概 述
井下液面探测
深井泵示功图测试
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概 述
一、抽油井井下探测的目的 1．确定抽油泵的沉没深度； 确定抽油泵的沉没深度； 2．根据液面高低并结合示功图等资料，可分析泵的工作状况； 根据液面高低并结合示功图等资料，可分析泵的工作状况； 3．根据井内液柱的高度和比重来推算油层中部的流动压力； 根据井内液柱的高度和比重来推算油层中部的流动压力； 油气井探液面测试可以及时掌握井下液面深度，为井下取样、抽汲 油气井探液面测试可以及时掌握井下液面深度，为井下取样、 排液、 排液、低产井液面恢复求产等作业措施方案编制提供准确参数和工作 依据。 依据。 二、示功图的测试目的 1．通过示功图的测试来了解深井泵的工作情况； 通过示功图的测试来了解深井泵的工作情况； 2．结合有关资料，找出影响泵效或抽不出油来的原因。 结合有关资料，找出影响泵效或抽不出油来的原因。
图6－13 CY611型水力动力仪测力部分结构图
1－膜片；2－膜压室；3－液压座；4－支点销；5－压板；6－支承；7－针形阀； 8－导向轮9－钢球；10－导压毛细管接头
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②记录装置结构原理 记录装置固定在测力部分的一侧，它由多圈弹簧管系 统、光杆行程变换系统、卷纸机构等组成。
图6－15 CY—611型水力动力仪记录装置结构示意图
3 深井泵示功图测试 1.概述 ⑴示功图 示功图就是以抽油机光杆所承受的负荷为Y轴，以光杆的 位移为X轴所绘制的平面曲线图形。 X轴：是指抽油机运行的 一个冲程.。 Y轴：Ｙ轴为负荷。 曲线说明：一个抽吸周期 内由负荷与位移形成的封 闭曲线，分为上行程和下 行程。
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⑵深井泵示功图测试仪 深井泵示功图测试仪俗称示功仪，是测取抽 油机光杆冲程与承受负荷关系曲线图的仪器，也 叫动力仪。 示功仪有水力机械式和电子式两类。
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SC3示功仪由 光杆负荷、光杆位 移、电机电流三种 传感器(称一次仪 表)以及专用X—Y 记录仪等组成，如 图所示。
图6－17 SG3型示功仪组成
1－X、Y记录仪；2－位移传感器；3－电流传感器；4－负荷传感器；
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⑴一次仪表结构与原理
①负荷传感器
负荷传感器是将光杆负荷转换为电信号的装置，其结构如图所示。 负荷传感器上，承力梁两端固定在垫块上，中间悬空。其上贴有电 阻应变片；与固定电阻组成一应变式测力电桥。 使用时，将传感器夹入悬绳器上下横梁之间，光杆负荷通过支承加 在承力梁上，使承力梁产生与负荷大小成正比的弹性弯曲变形。应变片 与承力梁一起变形时，其电阻值发生相应的改变，测力电桥失去平衡， 输出端便有与负荷对应的不平衡电压输出。
1－中心螺丝(芯轴上支承)；2－芯轴；3－应力记录笔固定块；4－多圈弹簧管；5－弹簧管支承支架； 6－中心轴；7-返回弹簧；8－毛细管；9－双头螺杆；10－记录笔控制架；11－记录台；12－毛细管接头； 13－减程轮；14－辅助减程轮固定螺钉；15－偏心轮手把；16－主动齿轮；17－支承板；18－应力记录笔； 19－基线记录笔；20－控制栓；21－卷纸辊轴；22－卷纸辊；23－有机玻璃罩
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2.CY—611型水力动力仪 ⑴结构与工作原理 CY—611型水力动力仪是一种机械式深井示功图测试 仪：由测力部分和记录部分组成。 测量时，动力仪安装在抽油机的悬绳器上,整个井下 负荷，包括深井泵活塞以上部分的液体重量、抽油杆重量 及动载荷等负荷，就是光杆在悬绳器处所受力的总和。通 过光杆、悬绳器上下横梁压在示功仪的测力部分。
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光杆冲程与应选减程传动轮优选表
光杆冲程（mm）<0.9 应选传动轮1:15 0.9～1.8 1:30 >1.8 1:45
动力仪不同弹簧管及不同支点的最佳负荷表
弹簧管/支点 约5Mp（50kgf/cm2） 约8Mp（80kgf/cm2） 约10MPa（100kgf/cm2） 约12Mpa（120kgf/cm2） Ⅰ 3200～2400 5000～4000 6500～4800 8000～6000 Ⅱ 2400～1500 4000～2500 4800～3200 6000～4000 Ⅲ 1500～600 2500～1000 3200～1000 4000～1500
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多圈弹簧管系统用来测量 膜压室内工作液的压力及变化。 在膜压室传来的压力作用下， 多圈弹簧管自由端带动芯轴旋 转，记录笔随之在圆弧形记录 台的记录纸上横向位移，记录 下工作液压力(即光杆负荷)的 大小。 行程变换系统用来将抽油 机光杆的上、下行程变换为记 录台的上、下位移。保证光杆 的位置与相应的负荷有一一对 应关系。
H= 2
图6－1 回声法测量液位示意图
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如果要准确地测量液面高度，首先必须精确地确定声音在井内气 相介质中的传播速度。实际上这是很难做到的，气体中声速表达式为：
V= KRT
µ
式中 ——气体绝热指数； —— ——气体分子量； ——普适气体常数； ——绝对温度。 可以看出：由于油井内气相介质的组成、温度随深度不同而不同。
图6—18 负荷传感器结构图
1—支承；2—承力架；3—垫块；4—传感器座；5—把手；6—电缆联结插座
3 深井泵示功图测试 ②位移传感器 位移传感器是将光杆变换为电信号的装置(见图)。传感 器上装有绕线轮、多圈电位器，以及在光杆下行程时自动收 线的发条弹簧轮。使用时，传感器放在地上，把拉线用铗子 夹在负荷传感器的把手上随光杆上、下运动，从而带动绕线 轮及电位器轴转动，电位器阻值发生相应的改变，使电位器 上分压与光杆位移成正比，作为位移转换信号输出。
图6－16 记录装置原理图
1、2－减程传动轮；3－滑键；4－轴承盖；5－机壳；6－双头螺杆；7－滑块；8－记录台拖板； 9－导轨；l0－储纸辊；11－压纸簧片；12－小支架；13－中心轴；14－返回弹簧； 15－支承板；16－套筒(弹簧上支承)；17－主动轮；18－销子；19－中间传动齿轮； 20－支承板；21－上棘轮；22－下棘轮(卷纸辊轴)； 23－卷纸辊； 24－限位销；25－弹簧；26－销子
抽油机抽油过程中，动力 仪将抽油机光杆不同位置时的 负荷及变化，变成测力系统内 工作液体的压力变化，送到记 录装置。在记录装置中，一方 面将此压力变成记录笔的横向 位移，同时通过行程变换机构， 把光杆的运动及位置变成记录 台的纵向位移，并保证光杆行 程与工作液压力(光杆负荷)相 对应。当光杆往复运动一周后， 就可在记录纸上得到一个封闭 的曲线，封闭曲线面积表示了 泵在一个动作周期中做功的多 少。
图6—20 电流传感器原理示意图
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⑵记录仪的组成与原理 SG3型示功仪原理方框图如图所示。
图6－21 SG3示功仪原理方框图
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负荷传感器、位移传感器、电流传感器的输出电压信号送 入记录仪后，分别经过各自的前置放大器放大，送入测量选择 开关。按所要绘制的图形，将负荷信号或位移信号L或电流信号 I或时间信号T分配到X通道和Y通道。在X、Y两通道中，通过前 置放大和比例选择电路衰减到得大小合适的信号电压后，送入 两通道的伺服放大器进行功率放大。放大后的信号推动可逆电 机分别带动X轴的记录笔架左右移动或Y轴的记录笔架上下移动， 画出所需要的图形来。 伺服放大器中，在记录笔产生X(或Y)向位移的同时，带动 一电位器(图中的W3、W4)移动，将记录笔位移变成相应的电压 信号反馈回伺服放大器输入端，与被测信号比较，当记录笔位 移使反馈电压信号与被测信号相等时，两信号差为零，电机停 止转动。这样，就保证了记录笔的X、Y向位移与X、Y通道的被 测信号大小成正比，并随其变化而变化。
图6—19 位移传感器示意图
1－导向轮；2－拉线；3－绕线论；4－传动齿轮组；5－大簧轮；6－电位仪；7－小簧轮；
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③电流传感器 电流传感器用来将抽油机动力电机的负荷电流转换为电压 信号送给记录仪。实际使用的电流传感器就是一个钳型电流表。 测量时，张开钳形导磁铁芯，将被测导线卡人钳口内，作为铁 芯的初级线圈。当导线中有交流电流通过时，导线周围产生交 变磁场。磁力线通过绕在钳形铁芯上的次级线圈感应出交流信 号，经整流后输出，如图所示。
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2. 电子示功仪 电子示功仪，运用了先进的电子技术，功能齐全、操作简 单、使用方便、测量精度高，并可以测量综合分析所需要 的几种参数。 SG3型示功仪，可用于测量有杆抽油机的光杆负荷F、行程 位移L、电机电流Ⅰ、冲程、冲速等参数，以及检查固定 凡尔SV、游动凡尔TV的漏失和抽油机平衡状况。测量结果 可以绘制成负荷F—位移L、电流I—位移L功图，也可由仪 器内的时间扫描电路驱动，绘制成负荷F—时间T、位移 L—时间T、电流I—时间T展开图。被测参数的记录比例、 记录曲线的位置可以在记录仪上设定或改变，以调整记录 纸上图形、曲线的大小与位置。
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⑵水力动力仪的使用 ①测量前准备工作 Ⅰ 测量前需对动力仪各传压元件的密封情况、支承的位 置、测力部分上下压板间隙、返回弹簧性能、自动卷纸机 构的工作情况等进行详细检查。 Ⅱ 全面了解被测井的情况，如泵深、泵径、冲程、抽油 杆及油管规范等，以便根据光杆冲程选用减程传动轮，根 据估算负荷选取支点。如下面表中所示。 Ⅲ 装好记录纸，调整应力记录笔和基线记录笔，使之在 无负荷时重合在同一直线上。 Ⅳ 用通针疏通笔尖并向记录笔贮墨槽加注墨水(环境温度 高于0℃时采用普通墨水、低于0℃时采用防冻墨水—— 60ml普通墨水加入l0ml甘油，20ml酒精配成)。
图6－12 CY-611型示功仪测量示意图
1－钢丝绳；2－悬绳器上横梁；3－悬绳器下横梁；4－抽油杆光杆；5－动力仪测力部分 6－动力仪记录部分；7－动力仪传动轮；8－动力仪导向轮；9－拉线；10－悬绳器顶丝
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①在地测力部分结构原理 测力部分如下图所示。由液压座、压板、膜片、支点销、支承、传力 钢球及针型阀和导向轮等组成。抽油机悬绳器的上下横梁就夹持在液压座 3的凹槽内和支承6上。 动力仪的测力部分实际上是 一个力F—压力P变换器，它利用 杠杆的变换作用，将深井泵光杆 处的负荷转变为液压座上，模压 室内工作液的压力，送到记录装 置以便于记录。 在液压座上装有传压毛细管接 头，通过传压毛细管将工作液压 力引到记录装置的多圈弹簧管。