[发明专利]一种基于压电效应的抽油机井下自供电测量装置

说明书

本发明公开了一种基于压电效应的抽油机井下自供电测量装置，由短节，橡胶密封盖，传感器，内部发电装置外壳，上封盖，蓄电池，柔性印刷电路板，中封盖，压电片，振动体，下封盖组成，内部发电装置和短节是分开制造的，安装时内部发电装置外壳固定在短节内部，上封盖、下封盖都固定在内部发电装置外壳上；柔性印刷电路板、蓄电池固定在中封盖上；压电片和振动体组成发电体，其中六片压电片的一端与内部发电装置外壳、中封盖和下封盖固定，在抽油机带动抽油杆上下运动的过程中，可以将一部分动能转化为电能储存在蓄电池中，给位于短节内的传感器供电。本发明通过传感器自供电实现井下环境参数的检测，精度高，并且可以根据需求更换不同的传感器。

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体说是基于压电材料的抽油机井下自供电测量装置。

背景技术

在如今的采油工程中，有各式各样的采油方式，但是最主要使用的是有杆采油的方式。有杆采油使用细长的抽油杆连接着地下数千米的抽油泵，通过固定在地面的抽油机带动抽油杆上下运动达到抽油目的。

抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接抽油机的悬绳器，下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆单根长度为7.62、8或9.14米，材质一般是低碳合金钢经过调质处理, 单根抽油杆的两端加工成外螺纹，然后用一种叫接箍的标准连接件将一根根抽油杆连接起来，接箍的两端加工成内螺纹，长度一般为100毫米，外径比抽油杆稍大，这样在油管内通过抽油杆将地下油层处的油泵活塞与抽油机“驴头”上的悬绳器相连接，通过抽油机往复运动来泵油。

目前随着油价的下跌，各油田生产单位越来越重视生产节能增效，如对抽油机改为变频控制，实现可调的抽油频次，对注水井的注水压力和流量的优化改变来提升产油量，但目前这些参数的设定均是基于操作人员的经验，因为缺乏井下环境数据的测量，如注水井中注水压力和流量均很大，在油井中抽上来的是含水量很高的原油，就会造成能量的极大浪费。另一方面，目前的油井深度一般在2～3千米左右，新疆克拉玛依的油井深度可达6～7千米，而井下工况十分复杂，工作环境非常恶劣，不仅受到机、杆、泵等抽油设备的影响，还直接受到砂、蜡、气、水的影响，故障率很高，为了保证抽油井正常生产，延长抽油设备使用寿命，就必须及时、准确地掌握抽油井的工作状况，诊断抽油井所存在的故障。

我国现有的油井在生产过程中，几乎没有对油井井下环境参数进行监测，目前对于抽油井的工况主要通过采油工程技术员对抽油机示功图的分析和油井的管理经验确定，诊断结果准确性不高，情况复杂时只能通过抽出所有井下抽油杆和油管来查探情况，但该方法容易导致判断错误或投入不必要的测试作业费，并且很少存在可以直接检测井下其他数据的测量装置。专利网公布了“一种抽油杆井下受力测量装置”（申请号：201310399077.6）这种井下受力测试装置虽然可以通过设计了一个测试短节连接在抽油杆上测试井下的压力但是其电源是通过大容量蓄电池的方式供电，实际上井下空间非常有限，不可能提供很大容量的蓄电池，充电不方便，只有当修井时取出更换才行，一旦修井周期较长，电池可能已耗完，影响工作。专利网公布的另一种“井下密封式载荷传感器”（申请号：200910072873.2）与前者类似，但是同样没有解决前面所述的问题。常见的自供电测量装置如专利网公布的“一种拉压式振动俘能器”（申请号：201510007482.8）是一种通过振动体带动惯性块运动从而使得压电振子振动发电，但是该发明是单端固定在振动体上的，与抽油环境并不能很好地相适应。除此之外也有尝试直接放电缆下去，但是在抽油过程中电线易被拉断，同时布线后也会干扰修井工作。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供抽油机油井井下自供电测量装置，其可以实现测量装置自供电，结构简单，安装方便，适应性强，可以用在多种抽油机井下测量装置的供电上。