本發(fā)明涉及一種傳感器技術(shù)，尤其涉及一種氣舉閥閥桿行程測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

氣舉閥是氣舉采油工藝中最重要的井下工具，其工作性能的好壞直接決定氣舉采油工藝的成敗。氣舉閥探針測距試驗(yàn)是用于檢測氣舉閥波紋管性能的主要試驗(yàn)之一，通?？梢酝ㄟ^氣舉閥探針測距試驗(yàn)確定氣舉閥波紋管總成的承載率，即氣舉閥的剛度，測試氣舉閥的開啟壓力和最大有效閥桿行程。

在氣舉閥探針測距試驗(yàn)過程中，以試驗(yàn)壓力作為縱坐標(biāo)，氣舉閥閥桿行程作為橫坐標(biāo)，獲得兩條關(guān)于“試驗(yàn)壓力-氣舉閥閥桿行程”的平滑線散點(diǎn)曲線，如圖1所示，其中標(biāo)號(hào)為1的曲線對應(yīng)的是壓力增加的過程，標(biāo)號(hào)為2的曲線對應(yīng)的是壓力減小的過程，對這兩條平滑線散點(diǎn)曲線進(jìn)行擬合，即可得到最佳擬合曲線，即圖1中標(biāo)號(hào)為3的曲線，其斜率即為氣舉閥波紋管總成的承載率，也就是氣舉閥的剛度；在該最佳擬合曲線上，當(dāng)稿行程降低至零時(shí)對應(yīng)的試驗(yàn)壓力即為氣舉閥的開啟壓力，圖中標(biāo)記為P₂；在試驗(yàn)過程中，當(dāng)閥桿行程超過最大有效閥桿行程時(shí)，“試驗(yàn)壓力-氣舉閥閥桿行程”的平滑散點(diǎn)曲線會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，圖1中標(biāo)號(hào)為A的點(diǎn)，該拐點(diǎn)A對應(yīng)的閥桿行程即為氣舉閥的最大有效閥桿行程，其數(shù)值在圖1中標(biāo)記為d，該拐點(diǎn)A對應(yīng)的試驗(yàn)壓力即為臨界壓力，圖中標(biāo)記為P₁。

現(xiàn)有的氣舉閥試驗(yàn)裝置主要有兩種典型的結(jié)構(gòu)類型，一種是套筒式 試驗(yàn)裝置，另一種是密閉式試驗(yàn)裝置。這兩種典型結(jié)構(gòu)類型的氣舉閥試驗(yàn)裝置均無法自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種氣舉閥閥桿行程測量裝置及測量方法，以實(shí)現(xiàn)對氣舉閥閥桿行程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和輸出。

第一方面，本發(fā)明提供一種氣舉閥閥桿行程測量裝置，包括：探針組件、第一連接件以及變壓器組件；

所述探針組件包括探針套筒、探針、堵頭、第二連接件和彈性部件；其中，所述探針套筒的第一端具有第一開口，所述探針套筒的第二端具有第二開口，所述探針套筒內(nèi)具有第一容置空間；所述堵頭卡設(shè)于所述探針套筒的第一開口內(nèi)，所述堵頭具有第一通孔，所述探針穿設(shè)于所述第一通孔，并與所述第二連接件的第一端連接，所述探針的另一端與氣舉閥的閥球接觸；所述第二連接件的第一端的直徑大于所述第二連接件的第二端的直徑；所述彈性部件套設(shè)在所述第二連接件的第二端，所述彈性部件的一端抵頂于所述第二連接件的第一端；

所述變壓器組件包括變壓器，變壓器套筒；其中，所述變壓器包括變壓器外殼以及變壓器鐵芯，所述變壓器鐵芯可活動(dòng)的穿設(shè)于所述變壓器外殼內(nèi)；所述變壓器套筒套設(shè)在所述變壓器外，所述變壓器套筒具有隔板，所述隔板將所述變壓器套筒內(nèi)部分隔為第二容置空間和第三容置空間；所述彈性部件的另一端抵頂于所述隔板上，所述隔板具有第二通孔；所述變壓器套筒的第一端套接于所述探針套筒的第二開口外壁，所述變壓器套筒的第二端套接于所述變壓器外殼的外壁；

所述第一連接件的第一端穿過所述第二通孔與所述第二連接的第二端連接，所述第一連接件的第二端與所述變壓器鐵芯的一端連接；

所述第一容置空間、所述第二容置空間以及所述第三容置空間內(nèi)形成密閉空間。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述彈性部件的壓縮量大于所述氣舉閥閥桿的最大閥桿行程。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述彈性部件為彈簧。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述第一連接件為金屬桿。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述金屬桿、所述探針以及所述第二連接件的材質(zhì)均為無磁銅。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述第二連接件的第一端為扇形結(jié)構(gòu)。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述探針的最大傾角小于1°。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述堵頭與所述探針套筒的第一開口之間設(shè)置有第一密封圈；和/或

所述探針套筒的第二開口外壁與所述變壓器套筒的第一端之間設(shè)置有第二密封圈；和/或

所述變壓器套筒與所述變壓器外殼的外壁之間設(shè)置有第三密封圈。

如上所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置，其中，所述變壓器為線性可變差動(dòng)變壓器。

第二方面，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于如上述第一方面任一所述的氣舉閥閥桿行程測量裝置的氣舉閥閥桿行程測量方法，包括：

開啟所述氣舉閥的閥球，在高壓氣流的作用下，探針脫離所述閥球，所述探針、第二連接件、第一連接件以及變壓器鐵芯一起向變壓器內(nèi)孔端部移動(dòng)；

高壓氣流從第一通孔進(jìn)入第一容置空間、第二容置空間以及第三容置空間形成的密閉空間形成內(nèi)壓；

內(nèi)壓形成后，所述探針在所述彈性部件的作用下，抵頂住所述閥球并推動(dòng)所述閥球在所述第一通孔外移動(dòng)；

在所述氣舉閥閥桿移動(dòng)過程中，所述探針推動(dòng)所述閥球移動(dòng)，所述變壓器獲取所述探針的行程數(shù)據(jù)并輸出；其中，所述探針的行程數(shù)據(jù)即為所述氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置及測量方法。其中，所述氣舉閥閥桿行程測量裝置包括探針組件、變壓器組件以及連接探針組件和變壓器組件的第一連接件；其中，探針組件包括探針套筒、探針、堵頭、第二連接件和彈性部件；變壓器組件包括變壓器，變壓器套筒。在應(yīng)用本發(fā)明提供的測量方法時(shí)，在氣舉閥閥桿移動(dòng)過程中，由于壓力連續(xù)、緩慢的變化，探針會(huì)在彈性部件的作用下始終推動(dòng)閥球移動(dòng)，保持與閥球的接觸，從而將測量閥桿的行程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量探針的行程數(shù)據(jù)，由于探針組件與變壓器組件連接，因而變壓器可以直接輸出探針的行程數(shù)據(jù)。從而為自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氣舉閥探針測距試驗(yàn)過程中獲得的曲線圖；

圖2為本發(fā)明氣舉閥閥桿行程測量裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為應(yīng)用本發(fā)明提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)過程中獲得的散點(diǎn)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合 本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖2為本發(fā)明氣舉閥閥桿行程測量裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置，可以包括：探針組件、第一連接件301以及變壓器組件；

所述探針組件包括探針套筒101、探針102、堵頭103、第二連接件104和彈性部件105；其中，所述探針套筒101的第一端具有第一開口，所述探針套筒101的第二端具有第二開口，所述探針套筒101內(nèi)具有第一容置空間106；所述堵頭103卡設(shè)于所述探針套筒101的第一開口內(nèi)，所述堵頭103具有第一通孔107，所述探針102穿設(shè)于所述第一通孔107，并與所述第二連接件104的第一端連接，所述探針102的另一端與氣舉閥的閥球108接觸；所述第二連接件104的第一端的直徑大于所述第二連接件104的第二端的直徑；所述彈性部件105套設(shè)在所述第二連接件104的第二端，所述彈性部件105的一端抵頂于所述第二連接件104的第一端；

所述變壓器組件包括變壓器201，變壓器套筒202；其中，所述變壓器201包括變壓器外殼203以及變壓器鐵芯204，所述變壓器鐵芯204可活動(dòng)的穿設(shè)于所述變壓器外殼203內(nèi)；所述變壓器套筒202套設(shè)在所述變壓器201外，所述變壓器套筒202具有隔板205，所述隔板205將所述變壓器套筒202內(nèi)部分隔為第二容置空間206和第三容置空間207；所述彈性部件105的另一端抵頂于所述隔板205上，所述隔板205具有第二通孔208；所述變壓器套筒202的第一端套接于所述探針套筒101的第二開口外壁，所述變壓器套筒202的第二端套接于所述變壓器外殼203的外壁；

所述第一連接件301的第一端穿過所述第二通孔208與所述第二連 接件104的第二端連接，所述第一連接件301的第二端與所述變壓器鐵芯204的一端連接；

所述第一容置空間106、所述第二容置空間206以及所述第三容置空間207內(nèi)形成密閉空間。

需要說明的是，所述彈性部件105的壓縮量大于所述氣舉閥閥桿的最大閥桿行程，當(dāng)所述彈性部件105處于壓縮極限時(shí)，所述變壓器鐵芯204與所述變壓器201的內(nèi)孔端部之間仍留有空隙，以防止所述變壓器201的內(nèi)孔端部與所述變壓器鐵芯204碰撞。

具體的，本實(shí)施例中，所述彈性部件105可以為彈簧，在其他的實(shí)施方式中，也可以使用其他帶有彈性的元器件代替所述彈性部件105，本實(shí)施例對此不進(jìn)行限制。

在本實(shí)施例中，所述第一連接件301可以為金屬桿；另外需說明的是，所述金屬桿、所述探針102以及所述第二連接件104的材質(zhì)均為無磁銅；從而避免所述金屬桿、所述探針102以及所述第二連接件104對本實(shí)施例提供的變壓器的感生磁場產(chǎn)生影響；換句話說，若所述金屬桿、所述探針102以及所述第二連接件104具有磁性，則當(dāng)所述金屬桿、所述探針102以及所述第二連接件104與所述變壓器鐵芯204的磁性相同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相斥的作用力，當(dāng)所述金屬桿、所述探針102以及所述第二連接件104與所述變壓器鐵芯204的磁性相異時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相吸的作用力，容易對行程數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，使獲得的行程數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

在本實(shí)施例中，所述堵頭103與所述探針套筒101的第一開口之間設(shè)置有第一密封圈401；和/或，所述探針套筒101的第二開口外壁與所述變壓器套筒202的第一端之間設(shè)置有第二密封圈402；和/或，所述變壓器套筒202與所述變壓器外殼203的外壁之間設(shè)置有第三密封圈403。通過設(shè)置密封圈，保證所述第一容置空間106、第二容置空間206以及第三容置空間207的密閉。

在一種可行的實(shí)施方式中，所述第二連接件104的第一端可以設(shè)置 為扇形結(jié)構(gòu)，從而可以減小氣舉閥探針測距試驗(yàn)過程中對高壓氣流的承壓面積，進(jìn)而減小氣舉閥的閥球108開啟時(shí)的沖擊力。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，當(dāng)所述探針102、所述第二連接件104、所述第一連接件301以及所述變壓器鐵芯204整體與所述變壓器201的內(nèi)孔傾斜接觸時(shí)，需要保證所述探針102的最大傾角小于1°，從而保證本實(shí)施例提供的變壓器201對氣舉閥的閥桿行程測量時(shí)的誤差小于美國工業(yè)主要的貿(mào)易促進(jìn)組織(American Petroleum Institute，API)規(guī)定的誤差值0.127mm。

例如，假設(shè)變壓器鐵芯204和金屬桿的直徑為4.8mm，所述變壓器201的內(nèi)孔直徑為6.5mm，所述探針102、所述第二連接件104、所述第一連接件301以及所述變壓器鐵芯204整體在變壓器201的內(nèi)孔中的初始長度為112mm，當(dāng)所述探針102、所述第二連接件104、所述第一連接件301以及所述變壓器鐵芯204整體與所述變壓器201的內(nèi)孔傾斜接觸時(shí)，所述探針102的最大傾角為1°的情況下，當(dāng)氣舉閥的閥桿行程為10mm時(shí)，誤差為1.5μm，遠(yuǎn)小于0.127mm。

具體的，本實(shí)施例中的所述變壓器201可以為線性可變差動(dòng)變壓器。

在應(yīng)用本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)時(shí)，高壓氣流會(huì)進(jìn)入第一容置空間106、第二容置空間206以及第三容置空間207形成內(nèi)壓，由于所述探針102、第二連接件104、第一連接件301以及變壓器鐵芯204可以在高壓氣流形成的內(nèi)壓的作用下，抵頂住所述氣舉閥的閥球108，并推動(dòng)所述閥球108在所述第一通孔107外移動(dòng)，從而將測量氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測量所述探針102的行程數(shù)據(jù)，而又由于所述探針組件與所述變壓器組件連接，因而變壓器201可以直接輸出探針的行程數(shù)據(jù)。從而為自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置，包括探針組件、變壓器組件以及連接探針組件和變壓器組件的第一連接件301；其中，探針組 件包括探針套筒101、探針、堵頭103、第二連接件104和彈性部件105；變壓器組件包括變壓器，變壓器套筒202；從而將測量氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測量所述探針的行程數(shù)據(jù)，通過變壓器直接輸出所述探針的行程數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

本實(shí)施例提供一種氣舉閥閥桿行程測量方法，可以應(yīng)用于上述實(shí)施例中的氣舉閥閥桿行程測量裝置。本實(shí)施例提供的方法具體可以包括：

開啟所述氣舉閥的閥球108，在高壓氣流的作用下，探針脫離所述閥球108，所述探針、第二連接件104、第一連接件301以及變壓器鐵芯204一起向變壓器內(nèi)孔端部移動(dòng)；高壓氣流從第一通孔107進(jìn)入第一容置空間106、第二容置空間206以及第三容置空間207形成的密閉空間形成內(nèi)壓；內(nèi)壓形成后，所述探針102在所述彈性部件105的作用下，抵頂住所述閥球108并推動(dòng)所述閥球108在所述第一通孔107外移動(dòng)；在所述氣舉閥閥桿移動(dòng)過程中，所述探針102推動(dòng)所述閥球108移動(dòng)，所述變壓器201獲取所述探針102的行程數(shù)據(jù)并輸出；其中，所述探針102的行程數(shù)據(jù)即為所述氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)。

也就是說，在閥球108開啟的瞬間，高壓氣流會(huì)使所述探針、第二連接件104、第一連接件301以及變壓器鐵芯204一起向變壓器201內(nèi)孔端部移動(dòng)，并脫離所述閥球108，所述第一通孔107成為高壓氣流入口，高壓氣流進(jìn)入第一容置空間106、第二容置空間206以及第三容置空間207內(nèi)形成的密閉空間，當(dāng)所述密閉空間的內(nèi)壓形成后，所述探針102在所述彈性部件105的壓力作用下，重新與所述閥球108接觸，所述探針102抵頂住所述閥球108并推動(dòng)所述閥球108在所述第一通孔107外移動(dòng)；在所述氣舉閥閥桿移動(dòng)過程中，由于內(nèi)壓的壓力連續(xù)、緩慢的發(fā)生變化，因而所述探針102會(huì)在所述彈性部件105的壓力的作用下始終推動(dòng)所述閥球108移動(dòng)，保持與所述閥球108的接觸，從而所述探針102的行程即為所述閥球108的行程，因此，通過所述變壓器201輸出的所述探針102的行程數(shù)據(jù)即得到所述氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)。

參照圖3，由本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)過程中的探針位置與輸出電壓的關(guān)系的散點(diǎn)圖可以看出，探針位置與輸出電壓的線性關(guān)系較好，可以得出其線性度高達(dá)0.999999355，最大位移誤差僅為0.11mm，平均誤差為0.00553，由此可見，應(yīng)用本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量裝置及測量方法，能夠采集并輸出氣舉閥閥桿行程數(shù)據(jù)，從而為自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

本實(shí)施例提供的氣舉閥閥桿行程測量方法，應(yīng)用于上述實(shí)施例中的氣舉閥閥桿行程測量裝置，可以將測量氣舉閥閥桿的行程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測量所述探針的行程數(shù)據(jù)，通過變壓器直接輸出所述探針的行程數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行氣舉閥探針測距試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。