基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，用于三缸往復(fù)式鉆井泵性能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷，屬于石油天然氣裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三缸往復(fù)式鉆井泵作為鉆井作業(yè)的重要裝備，是鉆井液循環(huán)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在工作時(shí)主要承擔(dān)向井底輸送循環(huán)高壓鉆井液，用于沖洗井底、破碎巖石、冷卻潤(rùn)滑鉆頭，并將巖肩攜帶返回地面。因其工況惡劣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)中常因異常故障導(dǎo)致施工停滯，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。在鉆井作業(yè)中，鉆井泵的性能、狀態(tài)和使用壽命直接影響著鉆機(jī)的正常鉆進(jìn)。三缸往復(fù)式鉆井泵主要由動(dòng)力端和液力端兩部分構(gòu)成。液力端主要由柱塞、缸套、泵缸、泵閥、閥箱以及空氣包組成，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和工況惡劣等原因常常發(fā)生故障。相對(duì)動(dòng)力端而言，液力端出現(xiàn)故障的頻率更高、種類更多。因此，對(duì)三缸往復(fù)式鉆井泵液力端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷顯得尤為重要。
[0003]目前，一般采用振動(dòng)測(cè)試技術(shù)對(duì)鉆井泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷，但鉆井泵液力端振動(dòng)源很多。除泵閥輪流關(guān)閉產(chǎn)生的振動(dòng)外，還有活塞沖擊流體產(chǎn)生的振動(dòng)、流體流過泵閥閥隙產(chǎn)生的振動(dòng)以及動(dòng)力端產(chǎn)生的振動(dòng)等。這無(wú)疑使得鉆井泵液力端故障識(shí)別難度加大，診斷精確度不高，而且診斷系統(tǒng)的建模也相對(duì)復(fù)雜。另有一種鉆井泵功圖測(cè)試方法，通過測(cè)試鉆井泵活塞桿的受力和位移而判斷鉆井泵工作性能。由于活塞桿運(yùn)動(dòng)要受摩擦力，此方法測(cè)試結(jié)果與實(shí)際鉆井泵功圖有一定偏差，診斷精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，基于泵缸壓力和活塞桿位移測(cè)試得出鉆井泵示功圖，計(jì)算出實(shí)際泵效和排量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井泵工作性能和狀態(tài)，與故障庫(kù)中的鉆井泵液力端示功圖進(jìn)行對(duì)比分析，診斷出鉆井泵液力端的故障。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]本實(shí)用新型基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，主要包括壓力傳感器、位移傳感器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和微型計(jì)算機(jī)。通過在三缸往復(fù)式鉆井泵的三個(gè)泵端蓋上分別安裝一個(gè)壓力傳感器；在鉆井泵液力端三個(gè)泵缸的活塞桿與拉桿連接的卡箍上分別安裝一個(gè)位移傳感器；鉆井泵工作時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀將壓力傳感器和位移傳感器測(cè)得的信號(hào)傳遞至微型計(jì)算機(jī)，由微型計(jì)算機(jī)內(nèi)的分析處理軟件得出鉆井泵的示功圖，從而能夠計(jì)算出排量和泵效。將鉆井泵液力端的實(shí)測(cè)示功圖和故障庫(kù)中的鉆井泵液力端故障示功圖進(jìn)行對(duì)比分析，診斷出鉆井泵故障，達(dá)到對(duì)鉆井泵液力端性能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷的目的。
[0007]所述壓力傳感器和位移傳感器均具有高靈敏度、高精度的特點(diǎn)，通過微型計(jì)算機(jī)和分析處理軟件對(duì)鉆井泵實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集、處理、顯示和故障診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井泵液力端性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷，有效避免因異常故障導(dǎo)致施工停滯事故的發(fā)生。通過這種方法可以得出鉆井泵的泵效和排量，并且可以實(shí)時(shí)診斷出鉆井泵液力端的缸套漏失、活塞損壞、排出閥與吸入閥的磨損與漏失、閥體和彈簧損傷程度等故障。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本實(shí)用新型通過對(duì)鉆井泵泵缸壓力和活塞桿位移的測(cè)試得出鉆井泵液力端示功圖，從而進(jìn)行鉆井泵液力端的性能監(jiān)測(cè)和故障診斷，有效避免了鉆井泵工作過程中振動(dòng)和摩擦對(duì)診斷結(jié)果的干擾；2、通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和微型計(jì)算機(jī)的結(jié)合，可快速準(zhǔn)確得出三缸往復(fù)式鉆井泵液力端的性能好壞以及故障位置和損壞程度，實(shí)時(shí)顯示泵效和排量；3、具有便于攜帶、操作簡(jiǎn)單、成本低、診斷結(jié)果精確可靠的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0012]圖1中，1.泵端蓋，2.壓力傳感器，3.泵缸，4.活塞桿，5.位移傳感器，6.卡箍，7.壓力傳感器，8.泵端蓋，9.位移傳感器，10.卡箍，11.活塞桿，12.泵缸，13.位移傳感器，14.卡箍，15.活塞桿，16.泵缸，17.泵端蓋，18.壓力傳感器，19.微型計(jì)算機(jī)，20.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作具體描述:
[0014]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，主要包括壓力傳感器(2、7、18)、位移傳感器(5、9、13)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀20和微型計(jì)算機(jī)19，通過在三缸往復(fù)式鉆井泵的三個(gè)泵端蓋(1、8、17)上分別安裝一個(gè)壓力傳感器(2、7、18);在鉆井泵液力端三個(gè)泵缸(3、12、16)的活塞桿(4、11、15)與拉桿連接的卡箍(6、10、14)上分別安裝一個(gè)位移傳感器(5、9、13);鉆井泵工作時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀20將壓力傳感器(2、7、18)和位移傳感器(5、9、13)測(cè)得的信號(hào)傳遞至微型計(jì)算機(jī)19，由微型計(jì)算機(jī)19內(nèi)的分析處理軟件得出鉆井泵的示功圖，從而能夠計(jì)算出排量和泵效。將鉆井泵液力端的實(shí)測(cè)示功圖和故障庫(kù)中的鉆井泵液力端故障示功圖進(jìn)行對(duì)比分析，診斷出鉆井泵故障，達(dá)到對(duì)鉆井泵液力端性能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷的目的。通過這種方法可以實(shí)時(shí)顯示泵效和排量，并且可以準(zhǔn)確診斷出鉆井泵液力端的缸套漏失、活塞損壞、排出閥與吸入閥的磨損與漏失、閥體和彈簧損傷程度等故障。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，主要包括壓力傳感器(2、7、18)、位移傳感器(5、9、13)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(20)和微型計(jì)算機(jī)(19)，其特征在于:通過在三缸往復(fù)式鉆井泵的三個(gè)泵端蓋(1、8、17)上分別安裝一個(gè)壓力傳感器(2、7、18);在鉆井泵液力端三個(gè)泵缸(3、12、16)的活塞桿(4、11、15)與拉桿連接的卡箍(6、10、14)上分別安裝一個(gè)位移傳感器(5、9、13);鉆井泵工作時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(20)將壓力傳感器(2、7、18)和位移傳感器(5、9、13)測(cè)得的信號(hào)傳遞至微型計(jì)算機(jī)(19)，由微型計(jì)算機(jī)(19)內(nèi)的分析處理軟件得出鉆井泵的示功圖，從而能夠計(jì)算出排量和泵效。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于泵壓測(cè)試的鉆井泵性能監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，它主要包括壓力傳感器、位移傳感器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和微型計(jì)算機(jī)。通過在三缸往復(fù)式鉆井泵的三個(gè)泵端蓋上分別安裝一個(gè)壓力傳感器；在鉆井泵液力端三個(gè)泵缸的活塞桿與拉桿連接的卡箍上分別安裝一個(gè)位移傳感器；鉆井泵工作時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀將壓力傳感器和位移傳感器測(cè)得的信號(hào)傳遞至微型計(jì)算機(jī)，由微型計(jì)算機(jī)內(nèi)的分析處理軟件得出鉆井泵的示功圖，從而能夠計(jì)算出排量和泵效。將鉆井泵液力端的實(shí)測(cè)示功圖和故障庫(kù)中的鉆井泵液力端故障示功圖進(jìn)行對(duì)比分析，診斷出鉆井泵故障。本實(shí)用新型具有便于攜帶、操作簡(jiǎn)單、成本低、診斷結(jié)果精確可靠的特點(diǎn)。
【IPC分類】E21B47-008
【公開號(hào)】CN204283407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420697872
【發(fā)明人】鐘功祥, 張洋, 呂志忠, 彭彩珍, 蔣林
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日