SGT-2000B1型示功仪测量技术研究

李刚

摘 要：有杆泵抽油系统是油气田开发中占主导地位的采油设备，而示功图的准确性对于判断油井的工作状态具有重要意义。针对常规光杆示功图受到制造质量以及砂、蜡、含水等因素的影响，不能准确的反映泵的实际工作状况问题，提出了对井下示功图测试仪的研制思路，并通过载荷、位移传感器及电路系统的设计，实现了对泵示功图的采集，试验现场应用表明：研制和开发示功图测试仪及功图诊断分析软件，可实现抽油机井下示功图的采集及不同时间段的功图的对比与诊断。通过功图测试及诊断软件的应用，可实现油井精细化管理，切实降低成本费用，优化采油参数，提高抽油泵泵效，最终提高抽油机井的机采效率，达到降本增效的经济效益。

关键词：抽油机;示功图;机采效率

由于大部分油田目前的泵效远低于油田的行业标准，于是造成了耗电量大，设备的维修费用大，油井的检泵周期短，因此，利用高效准确的示功仪及诊断分析软件，为各油田选择正确的机采方式和提高机采效率是非常必要的。

示功图分析可以了解油井生产过程中抽油机实时状态及机采装置是否合理，同时，示功图是抽油机井装置故障诊断的重要依据，因此，示功德图测量的好坏对于整个抽油机系统工作效率和自动化水平具有十分重要的意义。

1 技术机理

SGT-2000B1智能示功仪是新一代智能仪表，是一种集位移传感器，负荷传感器于一体，具有图形显示、数据采集、存贮等多种功能，并且所有数据可通过机内串行通讯口直接传送至计算机，也可通过安装移动网卡实时传送，是一种专门针对油田采油小队而设计的智能式仪表，在国内同类仪表中具有领先地位。

该示功仪主要特点有：载荷传感器为装在每台抽油机上的圆柱形固定传感器，单片机测试系统与位移传感器集成为一体，测试时只要将载荷传感器与测试主机连接即可，测试安全、方便、快捷。

智能示功仪由载荷、位移二合一传感器、数据放大电路、A/D转换、单片机、触摸式键盘、大屏幕液晶显示屏、内置电源和通讯、接口电路组成。

（1）负荷传感器将抽油机光杆负荷通过应变片（或液压传感器）变换成电信号，经过放大，滤波后送A/D变换。

（2）位移传感器将抽油机光杆位移变换成电信号，经过放大，滤波后送A/D变换，CPU按每冲次中均匀采集后存入数据缓冲区，并将以负荷变量为纵坐标，位移变量为横坐标的地面示功图显示在LCD显示屏上。

（3）输入采用了薄膜键盘技术，整台仪器采用了5×3阵列的键盘，两个轻触开关，一个复位键，一个确认键，4个功能键，10个数字键，共计19个键，虽然只有10个数字键，但仍能通过键组合输入所有10个阿拉伯数字和26个英文字母。

2 基本功能

（1）能现场测试存贮显示200口井的地面示功图，测试参数。

（2）具有电源管理功能，默认在30秒无键盘操作时关显示器背光，5分钟关闭显示器，16分钟自动关机。

（3）能直接将200口井数据传送到计算机中去。

（4）操作界面全汉化提示。

（5）可以一次性将所需井号输入存储，测试时，只需选需要井号。

3 参数指标

（1）载荷量程：0-180KN，精度2%

（2）位移量程：0-8m，精度2%

（3）测井容量：1-200井

（4）充一次电能连续工作6个小时

4 主要优点

载荷传感器为装在每台抽油机上的圆柱形固定传感器，单片机测试系统与位移传感器集成为一体，测试时只要将载荷传感器与测试主机连接即可，测试安全、方便、快捷。

程序采用C语言编写，操作采用全汉字菜单提示，使用起来简单明了，本系统应用程序主要由过程控制程序，中断服务程序和功能子程序块等组成，为便于程序分析使用，系统软件采用了结构化模块程序设计。

（1）在主程序中，首先设置堆栈，对LCD控制器，单片机内部RAM及各寄存器初始化，并设置有关标志，然后，系统自检，显示主画面，等待读键盘，散转到各键处理子程序中去。

（2）中断服务程序主要有A/D转换结束中断。系统计时溢出中断，定时器溢出中断，自关机中断。

（3）子程序主要包括，滤波子程序、键盘检测子程序、LCD字符显示子程序、LCD绘图子程序、A/D采样子程序、通讯子程序、数据转换子、MODEM通讯子程序、汉字显示子程序。

5 结语

目前国外最新的油井示功仪装置大多采用tb -c200型号，产品只需安装抽油杆的平衡铁上，通过测量抽油杆的加速度，对数据经过二次积分得到位移量的原理测量位移，加速度传感器和载荷传感器安装在一起，故为位移载荷一体化设备，另外，信号传递通过433mhz无线通信的方式传递信号接收单元，接收单元把接收到的功图数据通过两路4-20ma或者rs232接口传送给远传平台，从而实现示功图的远程监控，为油田安全和节能减排提供了技术保障。但该设备费用较高，维修技术难度高，其在实际应用上并没有得到大面积的推广。

综上所述，SGT-2000B1型智能油井装置及诊断分析软件的应用是目前在油田最值得推广的：性价比最高、功能最强、实用性最广的升级换代产品。

目前国内中石油、中石化和各石油院校大多都是针对中石油、中石化各大油田的高产液油井开发，结合延长油田实际应用情况，效果并不好，误差较大，本项目研发的功图诊断分析软件是利用大量延长油田现场所测的实际功图，经分类汇总各种复杂工况下的结果对比与分析，用大量的功图诊断结果和现场实际情况相结合得出，经现场验证，误差率≤95%。

通过对该示功仪的现场应用，能为油田技术人员节省很大的劳动强度，通过对油井功图的准确诊断分析，给技术人员调整采油参数提供有力依据，可实现油井精细化管理，切实降低成本费用，优化采油参数，提高抽油泵泵效，最终提高抽油机机采效率，达到降本增效的经济效益。

参考文献：

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