一种适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置的制作方法

1.本发明涉及油井油气泄漏监测及调压技术领域，具体涉及一种适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置。


背景技术：

2.抽油井井口套压和油气泄漏是油井安全生产的重要参数之一，它的变化与波动将直接影响油井的沉没度、原油产量、泵效、结蜡程度等。在油井生产过程中，当井底压力低于饱和压力时，天然气便从原油中分离出来，分离出的天然气一部分聚积在油套环形空间内形成套管压力，套压过高，迫使动液面下降，当动液面下降到深井泵吸入口时，气体窜入深井泵内，使泵效降低，油井停产，严重时发生气锁现象。
3.对于抽油井井口的抽油杆附近，由于抽油杆是上下活塞运动，抽油杆密封盒在长期磨损下会造成油气泄漏，井下的可燃气体(ch4)、有害气体(h2s)随着往上抽油而泄漏到空气中，当其浓度超标时会对作业人员的人身安全造成危害；泄露的油气还会造成套压管路的套压升高，造成生产事故。因此，对抽油杆的监测显得尤为必要，特别是在油田行业日益要求自动化智能生产的趋势下，如何远程监测每一口油井的作业环境具有非常重要的意义。
4.目前，对于井口抽油杆油气泄漏监测，基本靠巡线工人在人工巡线时发现泄漏然后进行上报维修。由于油井数量多、距离远，往往使得泄漏被发现的时间较长，从而造成巨大的经济损失。
5.现有的油田从采油树到回油管的传统办法是使用手动阀门和压力表，通过巡线人员在日常巡线作业过程中观测到套压压力值过大后，手动调节套管定压阀以调节套压管路压力。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种取代传统手动套压调节、系统适用性强、自动化程度高、实时监控、可无线远传和就地显示、及时掌握现场工况、自动调节和反馈、安全可靠、拆装方便的适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置。
7.为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置，应用于采油树及其抽油杆处，包括抽油杆油气泄漏监测设备和套压管路自动调压设备，所述抽油杆油气泄漏检测设备通过检测抽油杆表面温度的变化来检测密封件磨损造成的油气泄漏，所述套压管路自动调压设备通过考克阀体连接采油树泄压口和套压管，所述考克阀体通过检测内部通路的压力大小来控制通路开合状态实现自动调压。
8.进一步地，所述套压管路自动调压设备包括考克阀体、防爆盒以及防爆盒外侧的显示屏和防爆盒内的电路板、交流电机、传动组件、自动阀杆总成，所述交流电机带动传动
组件按序传动，传动组件带动自动阀杆总成相对运动，自动阀杆总成的一部分处于防爆盒内，另一部分处于考克阀体内；所述考克阀体设于防爆盒一端，考克阀体的进口连接于采油树的阀组平板闸阀泄压口，考克阀体的出口一连接于套压管路，考克阀体的出口二连接于压力变送器，所述自动阀杆总成用于对套压管路于考克阀体的连接口进行开合。
9.进一步地，所述套压管路自动调压设备的电路板分别与其交流电机、显示屏以及所述抽油杆油气泄漏监测设备、所述压力变送器通讯连接，电路板与远程主机通讯连接。
10.进一步地，所述防爆盒内的传动组件包括与交流电机相连的弹簧联轴器、蜗轮蜗杆、防爆输出轴、滑动联轴器、自动阀杆总成，弹簧联轴器带动蜗轮蜗杆垂直换向传动，蜗轮蜗杆带动防爆输出轴出腔，防爆输出轴带动滑动联轴器相对滑动，自动阀杆总成随滑动联轴器相对移动，可开合套压管路于考克阀体的连接口。
11.进一步地，所述自动阀杆总成的开关可自动调节开合度，自动阀杆总成的开关为针型阀。
12.进一步地，所述考克阀体一侧还设有控制所述压力变送器于考克阀体的连接口开合的手动阀杆总成，手动阀杆总成的开关可为针型阀。
13.进一步地，所述自动阀杆总成的关闭情况可通过电机堵转时检测电流大小来判断。
14.进一步地，所述防爆盒上侧设有防爆盒盖板，防爆盒的显示屏外侧设有显示屏盖板。
15.进一步地，所述抽油杆油气泄漏监测设备包括红外测温传感器、传感器支架和遮光罩，所述红外测温传感器通过压紧螺母固定于传感器支架内，红外测温传感器端部伸出传感器支架外并靠近抽油杆，红外测温传感器的伸出部分外设遮光罩，所述传感器支架内置的强力磁铁吸合于抽油杆密封盒外侧。
16.进一步地，所述遮光罩呈中空圆柱状，其前端呈圆弧状并与抽油杆同心，遮光罩底部开设小孔。
17.本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明一种适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置，取代传统人工巡线监测和手动套压调节的方式，自动化程度高，不影响原有管路功能，系统适用性强，具有无线远传的功能，可及时掌握现场工况；本产品内置集成电路板，安装拆卸方便，具有就地显示非接触式防爆人机互动功能；本系统具有抽油杆泄漏检测功能，能实时监控井口抽油杆造成的油气泄漏，避免发生安全事故；本系统具有自动调节套压管路压力的功能，可防止井口采油树形成的高压来液造成的原油泄漏事故。
附图说明
18.图1是本发明的整体结构连接示意图。
19.图2是本发明的抽油杆油气泄漏监测设备的整体结构示意图。
20.图3是本发明的抽油杆油气泄漏监测设备的剖面结构示意图。
21.图4是本发明的套压管路自动调压设备的内部结构示意图。
22.图5是本发明的套压管路自动调压设备的内部结构剖面示意图。
23.图6是本发明的通讯连接示意图。
24.图7是本发明的工作原理流程示意图。
25.附图标记：1、采油树；2、抽油杆；3、抽油杆密封盒；4、强力磁铁；5、套压管路；6、回流管；7、红外测温传感器；8、传感器支架；9、遮光罩；10、压紧螺母一；11、压紧螺母二；12、考克阀体；13、防爆盒；14、显示屏；15、电路板；16、交流电机；17、自动阀杆总成；18、防爆盒盖板；19、显示屏盖板；20、弹簧联轴器；21、蜗轮蜗杆；22、防爆输出轴；23、滑动联轴器；24、压力变送器；25、手动阀杆总成。
具体实施方式
26.下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。
27.一种适用于单井的抽油杆油气泄漏监测及套压管路自动调压的联动装置，应用于采油树1及抽油杆2处，包括抽油杆油气泄漏监测设备和套压管路自动调压设备。本发明的设计思想如下：所述抽油杆2在上下抽拉时因抽拉动作频繁，抽油杆2容易偏轴，使得抽油杆2与抽油杆密封盒3内的密封圈组摩擦频繁，容易损坏抽油杆密封盒3内的密封圈组，密封圈组的损坏会引起油气泄漏现象，从而导致套压过高，需要及时调节套压压力。而本发明中的抽油杆油气泄漏监测设备通过近距离监测抽油杆2的表面温度来预测是否出现油气泄漏现象，因当抽油杆2偏轴时会摩擦到抽油杆密封盒3内的密封圈组，使得抽油杆2表面温度升高。
28.如图1所示，本发明联动装置的位置关系如下：所述抽油杆2通过抽油杆密封盒3密封于采油树1上并可在采油树1及其下方的油管内上下抽拉，所述抽油杆油气泄漏监测设备采用强力磁铁4吸合于抽油杆密封盒3上，所述套压管路自动调压设备与采油树1的阀组平板闸阀泄压口相连，套压管路5内的油气最终流向回流管6，所述抽油杆油气泄漏监测设备通过防爆软管与所述套压管路自动调压设备相连。
29.如图2、3所示，所述抽油杆油气泄漏监测设备通过磁力吸合安装于抽油杆密封盒3外侧，用来检测抽油杆2外表温度。所述抽油杆油气泄漏监测设备包括红外测温传感器7、传感器支架8和遮光罩9。所述红外测温传感器7通过压紧螺母一10固定于传感器支架8内，红外测温传感器7端部伸出传感器支架8外并靠近甚至紧贴抽油杆2，可提高红外测温监测的灵敏度；红外测温传感器7的伸出部分外设遮光罩9，红外测温传感器7的伸出部分通过压紧螺母二11与遮光罩9固定连接；所述传感器支架8内置的强力磁铁4吸合于铁制的抽油杆密封盒3外侧，传感器支架8拆装方便，可同时适配不同井口不同的抽油杆尺寸。优选地，所述遮光罩9呈中空圆柱状，其前端呈圆弧状并与抽油杆2同心，这样的设计可尽量减少当抽油杆2反光、杂质、雨水阻挡时温度监测出现的误差，从而提升油气泄漏检测的灵敏度；遮光罩9底部开设小孔，这样的设计可有效防止雨水浸入或积水到红外测温传感器7。
30.如图4、5所示，所述套压管路自动调压设备包括考克阀体12、防爆盒13以及防爆盒13外侧的显示屏14和防爆盒13内的电路板15、交流电机16、传动组件、自动阀杆总成17。所述交流电机16为交流减速电机，该交流减速电机为直角传动、两端出轴的低转速、大扭矩电机，从而使得本发明的交流电机16体积较小，占用空间小。所述防爆盒13上侧设有防爆盒盖板18，防爆盒13的显示屏14外侧设有显示屏盖板19。所述交流电机16带动传动组件按序传动，传动组件带动自动阀杆总成17相对运动，所述传动组件包括与交流电机16相连的弹簧联轴器20、蜗轮蜗杆21、防爆输出轴22、滑动联轴器23、自动阀杆总成17，弹簧联轴器20带动
蜗轮蜗杆21垂直换向传动，蜗轮蜗杆21带动防爆输出轴22出腔，防爆输出轴22带动滑动联轴器23相对滑动，自动阀杆总成17随滑动联轴器23相对移动，自动阀杆总成17的一部分处于防爆盒13内，另一部分处于考克阀体12内。所述考克阀体12设于防爆盒13一端，考克阀体12的进口通过油管螺纹连接于采油树1的阀组平板闸阀泄压口，考克阀体12的出口一连接于套压管路5，考克阀体12的出口二连接于压力变送器24。所述自动阀杆总成17用于对套压管路5于考克阀体12的连接口进行开合，自动阀杆总成17的开关为针型阀，可自动调节开合度。所述蜗轮蜗杆21起到换向作用，使得交流电机16水平出轴后经蜗轮蜗杆21的换向后变成90度垂直出轴。进一步地，所述涡轮蜗杆21中，蜗杆轴端面设置外六角，可用套筒进行拧合转动；因此在交流电机16失灵或者卡死的状态下，可手动控制考克阀体12内与套压管路5相连的出口一的开关状态。所述考克阀体12一侧还设有控制所述压力变送器24于考克阀体12的连接口开合的手动阀杆总成25，手动阀杆总成25的开关可为针型阀，当压力变送器24不使用时手动阀杆总成25将连接口关闭。自动阀杆总成17和手动阀杆总成25选择针型阀结构的开关，可保证密封的有效性并同时降低产品的生产装配难度。所述自动阀杆总成17或手动阀杆总成25的关闭情况可通过交流电机16堵转时检测电流大小来判断。由于考克阀体12的两个出口从打开到关闭状态均需要转动较多圈数，无法使用限位方式检测阀门状态；根据在阀门关闭到位时交流电机16处于堵转状态，交流电机16堵转时电流急剧增大，因此通过检测交流电机16运行时的电流情况，判断考克阀体12两个出口的关闭状况。
31.如图6所示，所述套压管路自动调压设备的电路板15分别与其交流电机16、显示屏14以及所述抽油杆油气泄漏监测设备、所述压力变送器24通讯连接，电路板15与远程主机通讯连接。具体地，所述压力变送器24将压力信息传输至套压管路自动调压设备的电路板15上，电路板15根据压力信息的大小值来控制交流电机16正反转。
32.如图1、7所示，本发明的具体工作原理如下：所述抽油杆油气泄漏监测设备通过其内置的红外测温传感器7监测抽油杆2在工作时的表面温度，当抽油杆2的表面温度超过一定数值时，红外测温传感器7将温度信号传输给所述套压管路自动调压设备的电路板15，电路板15主动接收所述压力变送器24检测到的管内压力并根据压力的大小控制交流电机16正反转，所述交流电机16带动一系列传动组件按序传动，从而带动自动阀杆总成17对于套压管路5与考克阀体12连接口的开合，所述自动阀杆总成17的开关（针型阀）可调节开合度；当需要泄压时，所述交流电机16正转，最终使得自动阀杆总成17的开关打开套压管路5与考克阀体12的连接口，从考克阀体12内泄漏的油气通过套压管路5最终流入回油管6；当泄压完成时，所述交流电机16反转，最终使得自动阀杆总成17的开关关闭套压管路5与考克阀体12的连接口。
33.以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。