油管长度智能计量仪的研制与试验

　　通过油管长度的丈量可以精确定位抽油泵、射孔设备等在井下的位置，也便于掌握生产进度，及时调整生产工艺。传统的计量方法是人工丈量，计量精度差(一般要求3‰)，工人劳动强度大，生产效率低。有的油田除人工计量外，还要再次下专用仪器测量井下工具的精确位置。为了改变这种状况，笔者研究开发了智能化的油管长度在线计量仪，不仅可有效提高油管长度的计量精度，减轻工人的劳动强度，而且减少修井工序，节约生产成本，提高生产效率和经济效益。这种仪器如能在通井机或修井机生产厂家配套生产，可提高产品的机-光-电-液一体化水平，增加产品的使用功能，提高产品在市场上的竞争能力。

　　设计原则

　　在下放油管的作业中伴随着许多辅助操作过程，并且修井作业都是在野外进行，因此对油管长度智能计量仪的研究开发应遵循以下设计原则：

　　(1)测量自动化，仪表智能化。对于下放操作中伴随的许多辅助操作，仪器应能自动识别各操作环节，只对下放的有效管长进行自动测量。

　　(2)油管长度的计量必须真实可靠，并能自动补偿变形误差,精度达到1‰。

　　(3)操作简单。使用者是普通修井作业工，无需更多的专门知识和培训，仅靠简单介绍就可操作。

　　(4)仪器应能在野外的冷、热、雨、尘、电等恶劣环境下正常运行。

　　(5)修井作业的场所是经常变换的，计量仪的安装应方便容易，工作量小，不改变固有的修井操作过程。

　　(6)仪器的造价应经济合理，能达到较高的投入产出比。

　　(7)测量方法合理可靠。

　　(8)在线测量。在下放油管的同时自动计量油管长度，无需其它辅助测量工序，以减轻工人的劳动强度。

　　系统组成及原理

　　油管长度智能计量仪主要由传感器、有效计量鉴别器、分析计算系统和电源四部分组成，见图1。油管柱在提升或下放过程中，游车上升或下降的高度与滚筒卷绕或放出的钢丝绳长度有如下简单关系：H=L/6,式中H为游车上升或下降的高度;L为滚筒卷绕或放出的钢丝绳长度。

图1　油管长度智能计量仪原理简图

　　1—传感器;2—有效计量鉴别器;3—分析计算系统

　　因此，利用间接测量方法能实现油管长度的在线测量，即通过测量钢丝绳移动的长度来计算游车上升或下降的高度，也即间接得到了油管提升或下放的长度。因此可在滚筒前设置一传感器，输出钢丝绳移动的长度信号，并能通过它辨别游车的运动方向。但也应注意，随着下放油管柱长度的不断增加，钢丝绳上的力也不断增加，其变形也逐渐增大，要得到足够精度的油管长度数据，必须建立合适的数学模型。