专利名称：无线自校准油井抽油机功图仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油井抽油机功图测量领域，具体涉及一种无线自校准油井抽油机 功图仪。
背景技术：
抽油机悬点在上下死点间做往返运动时，悬点从下死点至上死点为上行，悬点从 上死点至下死点为下行，根据上下行位移与载荷，以位移为横轴，以载荷为纵轴，即可画出 抽油机功图。游梁式抽油机工作时，在不同地区，油泵在地下几百米至几千米处，地面无法直接 了解油泵的工况，通常需要测量抽油机的功图来间接了解油泵的工况，为油田维修人员作 出维修决定提供依据，同时，需要测量抽油机的冲程和冲次。目前，油田普遍使用有线功图仪来测量功图。其工作原理是使用拉线位移传感器 测位移，使用力传感器测载荷。拉线位移传感器的核心是一个带自动收线功能的线轴，使用 时，线轴装在抽烟机的悬点上，线头固定在地面，抽烟机的悬点上下运动时，带动线轴转到， 通过测量线轴转动的圈数，即可测量悬点的位移，其测量精度较高。载荷测量使用电阻应变 片。由于线轴的使用寿命大约为10万次，而抽油机悬点依型号不同，每天往返5000-10000 次，因此这种功图仪不能长时间连续使用。油田一般使用一台功图仪对多口油井进行间歇 式巡检，由于巡检周期较长，无法得到抽油机的实时功图。同时，由于这种功图仪价格较高， 不易普遍使用。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种测量精度高、使用寿命长、成本低的无线自校准 油井抽油机功图仪。实现本实用新型目的的技术方案一种无线自校准油井抽油机功图仪，包括处理 器，与处理器连接的加速度传感器和载荷传感器；加速度传感器用于采集加速度数据；载 荷传感器用于采集载荷数据；处理器用于对加速度数据和载荷数据进行处理，获取功图。如上所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，处理器采用单片机实现，所述的 单片机包括实时时钟、闪存单元、定时器和模数转换单元；如上所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，加速度传感器包括模数转换单 元、数字处理单元和输出单元；如上所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，载荷传感器包括应变片和运算放 大器单元。本实用新型的效果在于通过外挂的拉线位移传感器对功图仪的加速度位移传感 器进行现场校准后，能实现对抽油机的功图进行高精度测量，本装置只需处理器、加速度传 感器和载荷传感器，就能实现长时间的连续测量，降低了测量成本。
图1为本实用新型所提供的一种无线自校准油井抽油机功图仪结构示意图。图中1.处理器；2.加速度传感器；3.载荷传感器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。如图1所示，一种无线自校准油井抽油机功图仪包括处理器1，与处理器1连接的 加速度传感器2和载荷传感器3。处理器1采用单片机实现，单片机包括实时时钟、闪存单 元、定时器和模数转换单元。加速度传感器2包括模数转换单元、数字处理单元和输出单 元。载荷传感器3包括应变片和运算放大器。拉线位移传感器在需要校准时与无线自校准 油井抽油机功图仪连接，校准完成后撤除。拉线位移传感器可采用现有技术。具体应用时，选用C8051F430型号的单片机，ADIS16021型号的加速度传感器，载 荷传感器选用通用元器件，拉线位移传感器使用外购件。本实用新型工作过程如下实际使用时，一般设定为一小时测量一次，其他时间休眠，此功能由单片机内的实 时时钟(RTC)完成；开始测量时，设定合理的采样周期，保证每冲次采样200次以上，300次 以下，此功能由单片机内的定时器完成；单片机通过SPI接口读取加速度传感器的加速度 数据，同时通过内部A/D采样载荷传感器的电压值，并计算载荷。连续采样1000次后，停止 采样，得到数据样本。对数据样本中的加速度数据进行数值分析，找到加速度在上下死点时 在数据样本中的所处的位置，得到有效的加速度样本。加速度样本的长度乘以采样周期，可 得到冲次，对加速度样本进行二次数值积分，可得到位移和冲程。一般情况下，位移和冲程 误差很大，不能直接使用。使用存储在FLASH中的校准数据对冲程进行校准，再反向校准加 速度数据，再对加速度样本进行二次数值积分，可得到准确的位移和冲程。根据加速度样本 在数据样本中所处的位置，可以得到载荷样本，载荷样本的数据与位移数据是一一对应的， 根据位移与载荷数据，即可得到功图。校准过程功图仪初次安装或需要校准时，将拉线位移传感器与处理器连接，功图 仪能自动探测到外挂拉线位移传感器的存在，启动自检，功图仪通过频率接口读取拉线位 移传感器数据。自检结束后，撤除外挂拉线位移传感器，功图仪自动记录外挂传感器测量的 冲程，并永久保存，直到下次自检。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之 内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种无线自校准油井抽油机功图仪，其特征在于包括处理器(1)，与处理器(1)连 接的加速度传感器( 和载荷传感器(3)；加速度传感器( 用于采集加速度数据；载荷传 感器C3)用于采集载荷数据；处理器(1)用于对加速度数据和载荷数据进行处理，获取功 图。
2.按照权利要求1所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，其特征在于所述的处 理器(1)采用单片机实现，所述的单片机包括实时时钟、闪存单元、定时器和模数转换单兀。
3.按照权利要求1所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，其特征在于所述的加 速度传感器( 包括模数转换单元、数字处理单元和输出单元。
4.按照权利要求1所述的一种无线自校准油井抽油机功图仪，其特征在于所述的载 荷传感器( 包括应变片和运算放大器单元。
专利摘要本实用新型涉及油井抽油机功图测量领域，具体涉及无线自校准油井抽油机功图仪。其特点在于使用加速度传感器测量悬点的加速度，通过对加速度二次积分得到位移，同时得到冲程和冲次。使用拉线位移传感器作为校准源，对冲程进行校准，再反向对加速度进行校准。经校准后，测量精度能满足使用要求。使用本实用新型，通过在现场进行自校准后，在各种工况下能得到较高的测量精度，能长时间连续使用，而且本装置价格较低，能在油田普遍使用。
文档编号G01L3/24GK201909692SQ201020595659
公开日2011年7月27日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者吴华明 申请人:北京航天时空科技有限公司