气举阀测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种气举阀测试系统。本发明提供的气举阀测试系统，包括：压力测量装置，位移测量装置、供气装置和控制系统，压力测量装置包括相连接的储压罐和压力传感器，位移测量装置包括试验筒，以及设置于试验筒中相连接的气举阀和位移传感器，供气装置与控制系统连接，供气装置还通过储压罐与试验筒连接，用于经过储压罐向试验筒供气，并使得气举阀产生与储压罐内气压相应的位移；控制系统分别连接压力传感器和位移传感器，用于接收压力传感器采集的气压和位移传感器采集的气举阀的位移量，并对气压和位移量进行处理。本发明提供的气举阀测试系统，实现了在气举阀的测试试验过程中完全通过自动控制获取该气举阀的性能指标。
【专利说明】气举阀测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及采油工业技术，尤其涉及一种气举阀测试系统。
【背景技术】
[0002]随着采油工业的发展，气举阀作为气举采油工作中最重要的井下作业工具，其工作性能的好坏直接影响气举采油工作的效益。
[0003]气举阀波纹管总成的承载率、气举阀开启压力、临界压力和最大有效阀杆行程都是衡量该气举阀性能的重要性能指标；具体地，波纹管总成的承载率可以用来衡量该气举阀的“刚度”，开启压力为气举阀阀杆行程为零时的试验压力，最大有效阀杆行程为使得气举阀波纹管维持弹性形变时的临界阀杆行程，临界压力为最大有效阀杆行程对应的试验压力。目前，具体通过气举阀试验台对上述气举阀进行测试，以获得气举阀的性能指标，将其用于适合的油井中进行采油工作；通常地，气举阀试验台主要包括两种典型的结构类型，具体为套筒式试验台和密闭式试验台。然而，由于现有技术中的两种气举阀试验台在进行气举阀测试试验过程中均需要通过手动控制，而导致测试过程的操控性较差的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种气举阀测试系统，以实现在气举阀的测试试验过程中完全通过自动控制获取该气举阀的性能指标，提供了一种操控性较高的气举阀测试系统。
[0005]本发明提供一种气举阀测试系统，包括:压力测量装置，位移测量装置、供气装置和控制系统，其中，所述压力测量装置包括相连接的储压罐和压力传感器，所述位移测量装置包括试验筒，以及设置于所述试验筒中相连接的气举阀和位移传感器，所述供气装置与所述控制系统连接，所述供气装置还通过所述储压罐与所述试验筒连接，用于根据所述控制系统中预置的供气压力经过所述储压罐向所述试验筒供气，并使得所述试验筒中的气举阀产生与所述储压罐内气压相应的位移；
[0006]所述控制系统分别连接所述压力传感器和所述位移传感器，用于接收所述压力传感器采集的所述储压罐内的气压和所述位移传感器采集的与所述气压相应的气举阀的位移量，并对所述气压和位移量进行处理；
[0007]所述供气装置包括第一气瓶和调压阀，所述第一气瓶通过所述调压阀与所述储压罐连接，所述控制系统具体与所述调压阀连接，用于向所述调压阀传输控制信号，并通过所述压控阀控制所述第一气瓶向所述储压罐供气，所述控制信号为所述控制系统中预置的供气压力。
[0008]如上所述的气举阀测试系统，其中，所述第一气瓶与所述调压阀之间设置有第一过滤器；和/或，
[0009]所述第一气瓶与所述调压阀之间设置有第一截止阀。
[0010]如上所述的气举阀测试系统，其中，所述调压阀为电磁阀。
[0011]如上所述的气举阀测试系统，其中，还包括压控装置，所述控制系统通过所述压控装置与所述调压阀连接，用于通过所述压控装置向所述调压阀传输所述控制信号。
[0012]如上所述的气举阀测试系统，其中，所述压控装置包括相互连接的第二气瓶和压控器，所述控制系统具体通过所述压控器与所述调压阀连接，所述第二气瓶用于通过向所述压控器供气来控制所述调压阀。
[0013]如上所述的气举阀测试系统，其中，所述第二气瓶与所述压控器之间设置有第二过滤器；和/或，
[0014]所述第二气瓶与所述压控器之间设置有第二截止阀。
[0015]如上所述的气举阀测试系统，其中，还包括连接在所述气举阀和所述控制系统之间的信号处理器，用于对所述气举阀的位移量进行处理后发送至所述控制系统。
[0016]如上所述的气举阀测试系统，其中，还包括与所述控制系统连接的图形用户界面GUI，用于向所述控制系统发送控制指令并接收所述控制系统发送的信号。
[0017]如上所述的气举阀测试系统，其中，所述压力测量装置还包括压力表和/或安全阀和/或第三截止阀，所述压力表和/或安全阀和/或第三截止阀分别与所述储压罐连接。
[0018]由上述技术方案可知，本发明所提供的气举阀测试系统，由控制系统根据预置的供气压力控制供气装置向储压罐提供特定的输入气压，通过储压罐向试验筒供气使得该试验筒中的气举阀产生与输入气压相应的位移量，并且，该控制系统通过分别与其相连的压力传感器和位移传感器获取输入气压与输出位移量的对应值以进行数据处理，实现了在气举阀的测试试验过程中完全通过自动控制获取该气举阀的性能指标，解决了现有技术中的气举阀试验台在进行气举阀测试试验过程中均需要通过手动控制，而导致测试过程的操控性差的问题，相应地提高了气举阀测试系统的操控性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为气举阀的性能指标中试验压力与阀杆行程的关系曲线示意图；
[0020]图2为本发明实施例所提供的一种气举阀测试系统的结构示意图；
[0021]图3为本发明实施例所提供的另一种气举阀测试系统的结构示意图；
[0022]图4为本发明实施例所提供的又一种气举阀测试系统的结构示意图；
[0023]图5为本发明实施例所提供的再一种气举阀测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]在介绍本发明实施例提供的技术方案之前，先对本发明实施例涉及到的一些概念以及基本测试原理进行阐述，以便本领域技术人员清楚准确地理解本发明实施例提供的技术方案。
[0026]图1为气举阀的性能指标中试验压力与阀杆行程的关系曲线示意图。如图1所示，以试验压力作为纵坐标，气举阀阀杆行程作为横坐标，作两条“试验压力-气举阀阀杆行程”的平滑线散点关系曲线，即关系曲线I和2，其中一条关系曲线对应的是压力增加过程中，气举阀阀杆行程的变化关系曲线，即关系曲线1，另一条对应的是压力减小的过程中，气举阀阀杆行程的变化关系曲线，即关系曲线2，对该两条平滑线散点管线曲线进行拟合，得到的最佳拟合曲线，即关系曲线3，该关系曲线3的斜率即为气举阀波纹管总成的承载率，即气举阀的“刚度”，波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件，在气举阀中应用广泛，其主要用途是作为压力测量仪器的测量元件，将压力转换成位移，波纹管的管壁较薄，具有较高的灵敏度，在应用于气举阀测试系统中时可以获取准确性较高的试验数据；如图1所示，由关系曲线3上可以获知，当阀杆行程降低至零时对应的试验压力即为气举阀的开启压力P2，在试验过程中，当阀杆行程超过最大有效阀杆行程时，“试验压力-气举阀阀杆行程”的平滑线散点关系曲线会出现拐点A，该拐点A对应的阀杆行程即为最大有效阀杆行程，即数值d，该拐点A对应的试验压力Pl即为气举阀的临界压力，进一步能够确定出气举阀测试过程中的试验压力离散点应处于气举阀的开启压力P2至临界压力Pl之内。
[0027]通过上述气举阀测试的原理可知，对于气举阀的测试试验就是要获取输入气压，即测试压力，以及与该输入气压对应的气举阀阀杆行程的关系曲线，并通过该关系曲线的属性，例如斜率、最小值和最大有效值等获取该气举阀的性能指标。
[0028]图2为本发明实施例所提供的一种气举阀测试系统的结构示意图。如图2所示，本实施例所提供的气举阀测试系统10包括:压力测量装置100，位移测量装置200、供气装置300和控制系统400，其中，该压力测量装置100包括相连接的储压罐110和压力传感器120，该位移测量装置200包括试验筒210，以及设置于试验筒210中相连接的气举阀220和位移传感器230，供气装置300与控制系统400连接，供气装置300还通过储压罐110与试验筒210连接，用于根据控制系统400中预置的供气压力经过储压罐110向所述试验筒210供气，并使得试验筒210中的气举阀220产生与储压罐110内气压相应的位移；控制系统400分别连接压力传感器120和位移传感器230，用于接收压力传感器120采集的储压罐110内的气压和位移传感器230采集的与气压相应的气举阀220的位移量，并对气压和位移量进行处理。
[0029]本实施例所提供的气举阀测试系统10，用于测试气举阀220的性能指标，本实施例具体对气举阀220的性能指标的测试具体为通过控制系统400实现自动控制的，在测试试验过程中分别与位移传感器230、压力传感器120和供气装置300连接的控制系统400中可以预置待进行测试试验的供气压力，并在供气装置300向储压罐110输入气体时，控制该供气装置300向储压罐110输入气体并使得该储压罐110中的气压达到该预置的供气压力，相应地，在该储压罐110中的气压为一个定值时，会使得与其相连的试验筒210中的气举阀220产生相应的位移量，即为气举阀220的阀杆行程，进而由位移传感器230将气举阀220的位移量传输给控制系统400，控制系统400再对输入的气压和输出的气举阀位移量进行数据处理，获得如图1所示的“试验压力-气举阀阀杆行程”的关系曲线，即获得该气举阀220的性能指标。
[0030]需要说明的是，本实施例中的压力传感器120还可以向控制系统400反馈储压罐110中的实际压力，也就是说，在通过供气装置300向储压罐110输入气体时，虽然控制系统400以其自身预置的供气压力控制供气装置300向储压罐110输入气体的压力值，然而，储压罐110中的实际气压与控制系统400中预置的供气压力仍然存在偏差，因此，在本实施例中，用于控制系统400进行数据处理的输入气压实际上是压力传感器120反馈的储压罐110中的实际气压。另外，在气举阀测试试验的过程中，通常需要多个输入气压和与每个输入气压对应的气举阀位移量，即控制系统400中预置的供气压力通常为一组具有特定变化规律的试验压力，例如可以为一组以相同间隔递增或递减的试验压力，或者可以为根据经验值设置的一组具有特殊性能的离散的试验压力。
[0031]在本实施例中，输入气压和气举阀的输出位移量都是由控制系统400控制实现的，只要以控制系统400中预置的程序和预置的供气压力进行试验，就可以获得如图1所示的“试验压力-气举阀阀杆行程”的关系曲线，以及气举阀220的各项性能指标。与现有技术的气举阀试验台相比，实现了自动控制的测试方式，解决了人工测试过程中操控性差的问题。
[0032]本实施例所提供的气举阀测试系统，由控制系统根据预置的供气压力控制供气装置向储压罐提供特定的输入气压，通过储压罐向试验筒供气使得该试验筒中的气举阀产生与输入气压相应的位移量，并且，该控制系统通过分别与其相连的压力传感器和位移传感器获取输入气压与输出位移量的对应值以进行数据处理，实现了在气举阀的测试试验过程中完全通过自动控制犹取该气举阀的性能指标，解决了现有技术中的气举阀试验台在进打气举阀测试试验过程中均需要通过手动控制，而导致测试过程的操控性差的问题，相应地提高了气举阀测试系统的操控性。进一步地，本实施例提供的气举阀测试系统可以避免了由于人工操控测试试验而产生的误差，提高了气举阀测试试验的准确性。
[0033]可选地，通常可以在位移传感器230上集成信号处理模块，对位移传感器230获取的气举阀220的位移量进行预处理，进而将位移传感器230处理后的数据发送给控制系统400。图3为本发明实施例所提供的另一种气举阀测试系统的结构示意图，在本实施例的另一种实施方式中，如图3所示，本实施例提供的气举阀测试系统10在上述图2所示测试系统的结构基础上，还包括连接在气举阀220和控制系统400之间的信号处理器240，用于对气举阀220的位移量进行处理后发送至控制系统400。加入的该信号处理器240可以简化位移传感器230的设计，该信号处理器240为设置在气举阀测试系统10中独立的单元，与集成位移传感器230和信号处理模块的方式相比，在更换配件时更加节省资源，并且更易于更换。
[0034]进一步地，图3所实施例提供的气举阀测试系统10还可以包括与控制系统400连接的图形用户界面410 (Graphical User Interface,简称为:⑶I),用于向控制系统400发送控制指令并接收控制系统400发送的信号。人机交互的操作界面进一步提高了该气举阀测试系统10的操控性。
[0035]更进一步地，图3所实施例提供的气举阀测试系统10中，储压罐110上还连接有压力表130，便于直观的对储压罐110内的气压值进行读取，以实时获知储压罐110中的气压状态；储压罐110上还连接有安全阀140，可以对储压罐110内的气压进行有效的安全监测，保证供气安全，具体地，当该储压罐110中的气压高于预设的气压值时，该安全阀140可以自动进行排气以保证储压罐110内的气压在预设的气压范围内，从而保证了气举阀测试系统10的安全性。
[0036]图4为本发明实施例所提供的又一种气举阀测试系统的结构示意图。如图4所示，本实施例提供的气举阀测试系统10可以在上述任一实施例所提供的气举阀测试系统的结构基础上增加供气装置300，该供气装置300具体包括第一气瓶310和调压阀320，该第一气瓶310通过调压阀320与储压罐110连接，控制系统400具体与调压阀320连接，用于向调压阀320传输控制信号，并通过调压阀320控制第一气瓶310向储压罐110供气，控制信号为控制系统400中预置的供气压力。需要说明的是，图4具体以在上述图3所示实施例的基础上增加供气装置300为例予以示出。
[0037]在本实施例中，调压阀320例如可以为电磁阀，在通过本实施例提供的气举阀测试系统10进行测试试验的过程中，当储压罐110中的气压达到控制系统400所预置的供气压力值后，控制系统400会立即切断给电磁阀的供电，但该电磁阀的关闭操作通常需要I?2秒的时间，这段时间内第一气瓶310仍向储压罐110中注入气体，若用于压力增加的测试试验，在压力增加的试验过程中，当电磁阀关闭后，由于储压罐110内的实际气压会略高于控制系统400中预置的供气压力，S卩，控制系统400中预置的供气压力与储压罐110内的实际气压存在一定的压力差，该压力差受第一气瓶310的压力、控制系统400中预置的供气压力，以及第一气瓶310与储压罐110之间的输气管的管径尺寸的影响，造成控制系统400对储压罐110中压力控制不准确的问题，因此，图4所示实施例在具体测试时，其控制方式不能应用于压力增加过程中的气举阀220测试试验，仅适用于压力减小过程中的气举阀测试试验。
[0038]需要说明的是，图4所示实施例中的调压阀320例如还可以为26-20调压阀320 (调压阀320的型号)，第一气瓶310通常为高压氮气瓶，该高压氮气瓶的压力值约为35MPa ;本实施例所提供的气举阀测试系统10不限制调压阀320的类型，和第一气瓶310的类型，只要是满足测试试验的调压阀320和第一气瓶310均可以使用在本实施例提供的气举阀测试系统10中。
[0039]在图4所示实施例提供的气举阀测试系统10中，由于调压阀320对气体洁净度的要求通常较高，气源需要经过精度为1um以上的过滤器，因此可以在第一气瓶310与调压阀320之间设置第一过滤器330，该第一过滤器330通常为高压过滤器。可选地，该第一气瓶310与调压阀320之间还可以设置有第一截止阀340，用于通过对第一气瓶310进行排气、降压等操作控制调压阀320的工作状态。
[0040]图5为本发明实施例所提供的再一种气举阀测试系统的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的气举阀测试系统10在上述图4所示测试系统的结构基础上，该气举阀测试系统10还包括压控装置500，控制系统400通过压控装置500与调压阀320连接，用于通过该压控装置500向调压阀320传输控制信号；本实施例在具体实现中，压控装置500包括相互连接的第二气瓶510和压控器520，控制系统400具体通过压控器520与调压阀320连接，该第二气瓶510用于通过向压控器520供气来控制调压阀320。
[0041]在本实施例中，压控器520例如可以为ER3000压控器520 (压控器520的型号)，调压阀320例如可以为26-20调压阀320，第二气瓶510连接该ER3000压控器520，第一气瓶310连接该26-20调压阀320，图5所示实施例提供的气举阀测试系统10在进行测试试验时，ER3000压控器520接收控制系统400的输入信号端的设定压力，即控制系统400中预置的供气压力，并根据储压罐110内的实际压力向控制系统400的信号反馈端反馈压力，进而该控制系统400可以采用预置的数据处理程序，例如可以为比例积分算法(Proport1n、Integrat1n、Differentiat1n,简称为:PID)对输入气压和输出位移量进行数据处理。并且，ER3000压控器520的控制压力精度的误差不超过预置的供气压力的0.1 %，控制系统400通过ER3000压控器520对调压阀320执行气压调整的操作，是通过ER3000压控器520内部进气电磁阀和出气电磁阀的高速振荡闭合实现的，该ER3000压控器520的开启和关闭的操作时间仅为25ms，比普通的电磁阀I?2s的反应时间快得多，因此,本实施例中的压控装置500进一步提高了气举阀测试系统测试试验的准确性；进一步地，图5所示实施例中，由于增加了低压控制气路，即压控装置500，使得电磁阀的关闭操做耗时很短，因而可以用于压力增加过程的测试试验。
[0042]需要说明的是，图5所示实施例中的第二气瓶510通常为低压氮气瓶，该低压氮气瓶的压力值约为IMPa ;本实施例所提供的气举阀测试系统10不限制压控器520、调压阀320，和第二气瓶510的类型，只要是满足测试试验的压控器520、调压阀320和第二气瓶510均可以使用在本实施例提供的气举阀测试系统10中。
[0043]类似地，在图5所示实施例提供的气举阀测试系统10中，由于压控器520对气体洁净度的要求通常较高，气源需要经过精度为1um以上的过滤器，因此可以在第二气瓶510与压控器520之间设置第二过滤器530，该第二过滤器530通常为低压过滤器。可选地，该第二气瓶510与压控器520之间还可以设置有第二截止阀540，用于通过对第二气瓶510进行排气、降压等操作控制压控器520的工作状态；并且，储压罐110上通常设置有第三截止阀150，需要保持第三截止阀150处于工作状态，以较好地满足测试试验中储压罐110内的气压值。
[0044]还需要说明的是，图4和图5所示实施例中，由于调压阀320仅具有通断功能，因此，图4和图5所示实施例提供的气举阀测试系统10，可以在关闭第一截止阀340后，手动开关第三截止阀150进行排气、降压的操作，以保证下一次测试试验可以顺利进行。
[0045]本发明实施例提供的气举阀测试系统10，能够自动控制试验压力以进行气举阀220的性能测试，借助压力传感器120自动获得试验压力值，以及位移传感器230自动获得的气举阀220阀杆行程值，从而自动进行气举阀220测试试验。最后，控制系统400按照现有技术中的计算原理确定气举阀220波纹管总成的承载率，即气举阀220的“刚度”;计算气举阀220的开启压力和最大有效阀杆行程。
[0046]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种气举阀测试系统，其特征在于，包括:压力测量装置，位移测量装置、供气装置和控制系统，其中，所述压力测量装置包括相连接的储压罐和压力传感器，所述位移测量装置包括试验筒，以及设置于所述试验筒中相连接的气举阀和位移传感器，所述供气装置与所述控制系统连接，所述供气装置还通过所述储压罐与所述试验筒连接，用于根据所述控制系统中预置的供气压力经过所述储压罐向所述试验筒供气，并使得所述试验筒中的气举阀产生与所述储压罐内气压相应的位移； 所述控制系统分别连接所述压力传感器和所述位移传感器，用于接收所述压力传感器采集的所述储压罐内的气压和所述位移传感器采集的与所述气压相应的气举阀的位移量，并对所述气压和位移量进行处理； 所述供气装置包括第一气瓶和调压阀，所述第一气瓶通过所述调压阀与所述储压罐连接，所述控制系统具体与所述调压阀连接，用于向所述调压阀传输控制信号，并通过所述压控阀控制所述第一气瓶向所述储压罐供气，所述控制信号为所述控制系统中预置的供气压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一气瓶与所述调压阀之间设置有第一过滤器；和/或， 所述第一气瓶与所述调压阀之间设置有第一截止阀。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调压阀为电磁阀。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括压控装置，所述控制系统通过所述压控装置与所述调压阀连接，用于通过所述压控装置向所述调压阀传输所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述压控装置包括相互连接的第二气瓶和压控器，所述控制系统具体通过所述压控器与所述调压阀连接，所述第二气瓶用于通过向所述压控器供气来控制所述调压阀。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二气瓶与所述压控器之间设置有第二过滤器；和/或， 所述第二气瓶与所述压控器之间设置有第二截止阀。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括连接在所述气举阀和所述控制系统之间的信号处理器，用于对所述气举阀的位移量进行处理后发送至所述控制系统。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制系统连接的图形用户界面GUI，用于向所述控制系统发送控制指令并接收所述控制系统发送的信号。
9.根据权利要求2?8中任一项所述的系统，其特征在于，所述压力测量装置还包括压力表和/或安全阀和/或第三截止阀，所述压力表和/或安全阀和/或第三截止阀分别与所述储压罐连接。
【文档编号】G01M13/00GK104374560SQ201410653014
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】李勇, 刘德基, 王振松, 成志强, 冯仁东, 殷庆国, 陈伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司