水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于油、水、氣井井下測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種水源井載波液位檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括井下測(cè)量裝置、地面控制裝置、與地面控制裝置連接用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的上位機(jī)以及用于連接井下測(cè)量裝置和地面控制裝置的動(dòng)力電纜；其中，動(dòng)力電纜為水源井潛水電泵上的電源線；通過使用發(fā)明的裝置不僅測(cè)量安全性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于控制并且能夠滿足井下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，大大提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油、水、氣井井下測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種水源井載波液位檢測(cè)系統(tǒng).

【背景技術(shù)】
[0002]油田生產(chǎn)生活用水均來自水源井，但由于水資源匱乏、水源井受季節(jié)、下潛深度、底層涌水量不穩(wěn)定、電潛泵選型等因素影響，油田在進(jìn)行水源井的抽水作業(yè)時(shí)面臨著水位降低以及電潛泵空抽的問題，易造成潛水電機(jī)燒毀，導(dǎo)致昂貴的檢泵費(fèi)用。因此液位信息成為水源井開采過程中的重要資料，對(duì)科學(xué)管理水源井具有重要意義。
[0003]在油田水源井開采領(lǐng)域，目前已有多種方式測(cè)量液位信息，如壓力計(jì)、射頻導(dǎo)納、磁致伸縮等。傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器(按照信號(hào)傳輸方式分)一般分為兩種，分別是:有纜設(shè)備和無纜設(shè)備，上述兩種方式的測(cè)量?jī)x器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]但是缺點(diǎn)也是顯而易見的，如有纜壓力計(jì)及射頻導(dǎo)納方式需隨儀器下電纜，易造成電纜損壞導(dǎo)致儀器失效。無纜壓力計(jì)由于電池供電使其在實(shí)時(shí)測(cè)量及長(zhǎng)期測(cè)量方面有所欠缺。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服【背景技術(shù)】中的問題、，本發(fā)明提出了一種測(cè)量安全性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于控制并且能夠滿足井下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的水源井載波液位檢測(cè)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:
[0007]一種水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括井下測(cè)量裝置、地面控制裝置、與地面控制裝置連接用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的上位機(jī)以及用于連接井下測(cè)量裝置和地面控制裝置的動(dòng)力電纜；
[0008]所述動(dòng)力電纜為水源井潛水電泵上的電源線；
[0009]所述井下測(cè)量裝置包括外護(hù)管、第一接頭、第二接頭、過流管道、壓力傳感器、溫度傳感器、進(jìn)線密封裝置以及第一主控板；
[0010]所述外護(hù)管的兩端安裝第一接頭和第二接頭；所述過流管道依次穿過第一接頭和第二接頭；所述過流管道和外護(hù)管之間為空腔；所述第一主控板設(shè)置在空腔內(nèi)；
[0011]所述第一接頭或第二接頭上開設(shè)有過線孔；所述第一主控板上的電源線穿過過線孔與動(dòng)力電纜連接；所述第一接頭或第二接頭上開設(shè)有測(cè)量小孔，所述測(cè)量小孔一端與井下介質(zhì)連通，另一端封閉；所述壓力傳感器和溫度傳感器均安裝在測(cè)量小孔內(nèi)；
[0012]所述第一主控板分別與壓力傳感器以及溫度傳感器連接；
[0013]所述第一主控板包括第一電源模塊、井下控制芯片、耦合模塊、測(cè)量模塊；所述第一電源模塊用于給井下控制芯片、耦合模塊以及測(cè)量模塊供電；所述測(cè)量模塊采集壓力傳感器和溫度傳感器收集的壓力和溫度信號(hào)并且將壓力和溫度信號(hào)發(fā)送至井下控制芯片；所述井下控制芯片將接收到的壓力和溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼并將其傳輸至耦合模塊；所述耦合模塊將數(shù)據(jù)碼耦合至動(dòng)力電纜上；
[0014]所述地面控制裝置包括第二主控板以及阻波器；所述阻波器和第二主控板分別與動(dòng)力電纜連接；所述阻波器用于阻止耦合模塊耦合到動(dòng)力電纜上的數(shù)據(jù)碼輸入至380VAC電源線上；第二主控板包括第二電源模塊、地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊；所述第二電源模塊用于給地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊供電；
[0015]所述解耦模塊將耦合模塊耦合至動(dòng)力電纜的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行提取后發(fā)送至地面控制芯片；所述地面控制芯片將數(shù)據(jù)碼解析成液面數(shù)據(jù)并分別發(fā)送至顯示模塊和通信模塊；
[0016]所述顯示模塊用于對(duì)液面數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；所述通信模塊用于將液面數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程的上位機(jī)；
[0017]上述耦合模塊包括功率放大電路、變壓器及諧振電路；所述功率放大電路與變壓器原邊連接；所述諧振電路輸入端與變壓器副邊連接，諧振電路輸出端與動(dòng)力電纜連接；所述功率放大電路的用于將信號(hào)幅值放大；所述變壓器及諧振電路的用于將通過功率放大電路放大的信號(hào)耦合到動(dòng)力電纜上；
[0018]所述解耦模塊包括振電路、變壓器、增益調(diào)節(jié)電路；所述諧振電路的輸入端與動(dòng)力電纜連接；所述諧振電路的輸出端連接與變壓器原邊連接；所述增益調(diào)節(jié)電路與變壓器副邊連接；所述諧振電路及變壓器用于將動(dòng)力電纜上的信號(hào)解耦，所述增益調(diào)節(jié)電路用于將解耦出來的信號(hào)進(jìn)行幅值范圍調(diào)節(jié)。
[0019]上述地面控制裝置還包括停泵檢測(cè)單元；所述停泵檢測(cè)單元包括控制單元、繼電器單元、保護(hù)單元。所述控制單元接收上位機(jī)的開啟停泵監(jiān)測(cè)命令來控制繼電器單元開啟，通過保護(hù)單元給井下儀供電。
[0020]上述第二主控板還包括檢波整形電路；所述檢波整形電路用于將解耦模塊傳輸至地面控制芯片的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行檢測(cè)和整形。
[0021]上述井下控制芯片為DSP處理器；所述地面控制芯片為單片機(jī)。
[0022]上述顯示模塊由多個(gè)數(shù)碼管組成；所述通信模塊由無線數(shù)傳模塊及串口服務(wù)器組成。
[0023]上述第一主控板上的電源線通過?？s套連接到動(dòng)力電纜上。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0025]1、本發(fā)明采用水源井潛水電泵上的電源線作為連接井下測(cè)量裝置和地面控制裝置的動(dòng)力電纜，大大提高了井下液面測(cè)量的安全性和可靠性，使得井下測(cè)量裝置能長(zhǎng)時(shí)間使用。
[0026]2、本發(fā)明采用耦合模塊和解耦模塊的數(shù)據(jù)傳輸，使得測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸更加準(zhǔn)確可
A+-.與巨O
[0027]3、本發(fā)明采用停泵檢測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)了在停泵狀態(tài)下(電潛泵不工作，動(dòng)力電纜無電壓)時(shí)不間斷的測(cè)量井下液位信息。
[0028]4、本發(fā)明采用檢測(cè)整形電路使得井下測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳至地面控制裝置時(shí)更加的精準(zhǔn)。
[0029]5、本發(fā)明在第一主控板與動(dòng)力電纜連接時(shí)采用了?？s套，完美解決電纜分支絕緣冋題。
[0030]6、本發(fā)明采用通信模塊和上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在遠(yuǎn)程對(duì)井下液面數(shù)據(jù)進(jìn)行操控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0032]圖2為井下測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0033]圖3為地面控制裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0034]圖4為第一主控板的結(jié)構(gòu)框架圖；
[0035]圖5為第二主控板的結(jié)構(gòu)框架圖。
[0036]附圖標(biāo)記如下:
[0037]1-井下測(cè)量裝置、2-地面控制裝置、3-上位機(jī)、4-動(dòng)力電纜、5-外護(hù)管、6_第一接頭、7-第二接頭、8-過流管道、9-壓力傳感器、10-溫度傳感器、11-第一主控板、12-空腔、13-過線孔、14-測(cè)量小孔、15-第二主控板、16-阻波器、17-停泵檢測(cè)單元、18-水源井潛水電泵。

【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明提供了一種測(cè)量安全性高、穩(wěn)定性強(qiáng)并且能夠滿足井下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的水源井載波液位檢測(cè)系統(tǒng)。
[0039]結(jié)合附圖1、附圖2以及附圖3，對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)行描述:
[0040]該系統(tǒng)包括井下測(cè)量裝置1、地面控制裝置2與地面控制裝置連接用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的上位機(jī)3以及用于連接井下測(cè)量裝置I和地面控制裝置2的動(dòng)力電纜4 ;
[0041]其中，動(dòng)力電纜4為水源井潛水電泵18上的電源線；該系統(tǒng)通過此動(dòng)力電纜4完成供電及信號(hào)傳輸。實(shí)際上，水源井潛水電泵的電源線為三相，電壓為380VAC，該系統(tǒng)只連接到其中一相上與大地構(gòu)成回路，即儀器為220VAC供電，另外信號(hào)也是通過該相電路上傳的，地面控制裝置2從這相動(dòng)力電纜上將信號(hào)取下來，即潛水電泵的動(dòng)力電纜為本儀器提供了供電及信號(hào)傳輸?shù)耐贰?br> [0042]其中，井下測(cè)量裝置I包括外護(hù)管5、第一接頭6、第二接頭7、過流管道8、壓力傳感器9、溫度傳感器10以及第一主控板11 ;
[0043]外護(hù)管5的兩端安裝第一接頭6和第二接頭7 ;過流管道8依次穿過第一接頭6和第二接頭7 ;過流管道8和外護(hù)管5之間為空腔12 ;第一主控板11設(shè)置在空腔12內(nèi)；
[0044]第一接頭6或第二接頭7上開設(shè)有過線孔13 ;第一主控板11上的電源線穿過過線孔13與動(dòng)力電纜4連接；需要特別說明的是:該電源線通過?？s套連接到動(dòng)力電纜上，完美解決電纜分支絕緣問題。第一接頭12或第二接頭13上開設(shè)有測(cè)量小孔14，測(cè)量小孔14 一端與井下介質(zhì)連通，另一端封閉；壓力傳感器和9溫度傳感器10均安裝在測(cè)量小孔14內(nèi)；通過壓力傳感器9和溫度傳感器10對(duì)井下液面的溫度和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量；
[0045]第一主控板11分別與壓力傳感器9以及溫度傳感器10連接；
[0046]根據(jù)圖4具體的說:第一主控板11包括第一電源模塊、井下控制芯片、耦合模塊、測(cè)量模塊；第一電源模塊用于將220VAC轉(zhuǎn)換為直流電后給井下控制芯片、耦合模塊以及測(cè)量模塊供電；測(cè)量模塊采集壓力傳感器9和溫度傳感器10收集的壓力和溫度信號(hào)并且將壓力和溫度信號(hào)發(fā)送至井下控制芯片；井下控制芯片將接收到的壓力和溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼并將其傳輸至耦合模塊；耦合模塊將數(shù)據(jù)碼耦合至動(dòng)力電纜4上；此處需要說明的是，井下控制芯片實(shí)際采用的是DSP處理器。
[0047]其中，地面控制裝置2包括第二主控板15以及阻波器16 ;阻波器16和第二主控板15分別與動(dòng)力電纜4連接；阻波器16用于阻止耦合模塊耦合到動(dòng)力電纜4上的數(shù)據(jù)碼輸入至380VAC電源線上；
[0048]根據(jù)圖5具體地說，第二主控板15包括第二電源模塊、地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊；第二電源模塊用于將220VAC轉(zhuǎn)換為直流電后給地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊供電；
[0049]解耦模塊將耦合模塊耦合至動(dòng)力電纜4的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行提取后發(fā)送至地面控制芯片；地面控制芯片將數(shù)據(jù)碼解析成液面數(shù)據(jù)并分別發(fā)送至顯示模塊和通信模塊；
[0050]顯示模塊用于對(duì)液面數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示(顯示模塊實(shí)際是由多個(gè)數(shù)碼管組成，完全滿足顯示功能且具有更寬范圍的溫度等級(jí))；
[0051]通信模塊用于將液面數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程的上位機(jī)3 ;通信模塊由無線數(shù)傳模塊(其中，無線數(shù)傳模塊為485轉(zhuǎn)無線數(shù)傳模塊)及串口服務(wù)器組成。
[0052]特別之處還有:地面控制裝置2還包括停泵檢測(cè)單元17 (該單元的具體結(jié)構(gòu))，該單元實(shí)現(xiàn)了在停泵狀態(tài)下(電潛泵不工作，動(dòng)力電纜無電壓)不間斷的測(cè)量井下液位信息，具體是:停泵檢測(cè)單元包括控制單元、繼電器單元、保護(hù)單元；控制單元接收上位機(jī)的開啟停泵監(jiān)測(cè)命令來控制繼電器單元開啟，通過保護(hù)單元給井下測(cè)量裝置I供電。。
[0053]特別的是，第二主控板15上還包括有檢波整形電路即就是濾波器，利用檢波整形電路(濾波器)用于將解耦模塊傳輸至地面控制芯片的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行檢測(cè)和整形，大大提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0054]需要具體說明的是耦合模塊和解耦模塊，通過上述兩個(gè)模塊很好的實(shí)現(xiàn)了井下和地面的數(shù)據(jù)傳輸，下面對(duì)兩個(gè)模塊進(jìn)行描述:
[0055]耦合模塊包括功率放大電路、第一變壓器及第一諧振電路30 ;功率放大電路與第一變壓器原邊連接，第一諧振電路輸入端與第一變壓器副邊連接，第一諧振電路輸出端與動(dòng)力電纜4連接；功率放大電路的用于將信號(hào)幅值放大；第一變壓器及第一諧振電路的用于將通過功率放大電路放大的信號(hào)耦合到動(dòng)力電纜上；
[0056]解耦模塊包括第二諧振電路、第二變壓器、增益調(diào)節(jié)電路；第二諧振電路的輸入端與動(dòng)力電纜4連接，第二諧振電路的輸出端連接與第二變壓器原邊連接；增益調(diào)節(jié)電路與第二變壓器副邊連接；第二諧振電路及第二變壓器用于將動(dòng)力電纜上的信號(hào)解耦，增益調(diào)節(jié)電路用于將解耦出來的信號(hào)進(jìn)行幅值范圍調(diào)節(jié)。
[0057]該系統(tǒng)的工作原理是:
[0058]首先，井下測(cè)量裝置安裝好，通過第一接頭與油管連接，第二接頭與潛水電泵連接，潛水電泵的電纜電源線分別與井下測(cè)量裝置和地面控制裝置連接，將管串下放置井下；
[0059]然后，當(dāng)潛水電泵通電開始工作時(shí)，井下測(cè)量裝置和地面控制裝置將開始工作，壓力傳感器和溫度傳感器將井下液面的壓力和溫度信號(hào)采集后發(fā)送至井下控制芯片(DSP處理器)，井下控制芯片(DSP處理器)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼，并通過耦合模塊上傳至動(dòng)力電纜，由于地面的動(dòng)力電纜上安裝有阻波器，阻止耦合模塊耦合到動(dòng)力電纜上的數(shù)據(jù)碼輸入至380VAC電源線上，數(shù)據(jù)碼被發(fā)送至地面控制裝置的第二主控板上，(第二主控板通過解耦模塊將數(shù)據(jù)碼解耦后傳輸至檢波整形電路，通過檢波及整形后將數(shù)據(jù)碼發(fā)送至地面控制芯片(單片機(jī)))，地面控制芯片將數(shù)據(jù)碼進(jìn)行解析成液面數(shù)據(jù)并分別發(fā)送至顯示模塊和通信模塊；
[0060]最后，顯示模塊將液面數(shù)據(jù)顯示出來，并且還可已通過通信模將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程對(duì)井下液面數(shù)據(jù)的操控。
【權(quán)利要求】
1.水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括井下測(cè)量裝置、地面控制裝置、與地面控制裝置連接用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的上位機(jī)以及用于連接井下測(cè)量裝置和地面控制裝置的動(dòng)力電纜； 所述動(dòng)力電纜采用水源井潛水電泵上的電源線； 所述井下測(cè)量裝置包括外護(hù)管、第一接頭、第二接頭、過流管道、壓力傳感器、溫度傳感器、進(jìn)線密封裝置以及第一主控板； 所述外護(hù)管的兩端安裝第一接頭和第二接頭；所述過流管道依次穿過第一接頭和第二接頭；所述過流管道和外護(hù)管之間為空腔；所述第一主控板設(shè)置在空腔內(nèi)； 所述第一接頭或第二接頭上開設(shè)有過線孔；所述第一主控板上的電源線穿過過線孔與動(dòng)力電纜連接；所述第一接頭或第二接頭上開設(shè)有測(cè)量小孔，所述測(cè)量小孔一端與井下介質(zhì)連通，另一端封閉；所述壓力傳感器和溫度傳感器均安裝在測(cè)量小孔內(nèi)； 所述第一主控板分別與壓力傳感器以及溫度傳感器連接； 所述第一主控板包括第一電源模塊、井下控制芯片、耦合模塊、測(cè)量模塊；所述第一電源模塊用于給井下控制芯片、耦合模塊以及測(cè)量模塊供電；所述測(cè)量模塊采集壓力傳感器和溫度傳感器收集的壓力和溫度信號(hào)并且將壓力和溫度信號(hào)發(fā)送至井下控制芯片；所述井下控制芯片將接收到的壓力和溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)碼并將其傳輸至耦合模塊；所述耦合模塊將數(shù)據(jù)碼耦合至動(dòng)力電纜上； 所述地面控制裝置包括第二主控板以及阻波器；所述阻波器和第二主控板分別與動(dòng)力電纜連接；所述阻波器用于阻止耦合模塊耦合到動(dòng)力電纜上的數(shù)據(jù)碼輸入至380VAC電源線上；第二主控板包括第二電源模塊、地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊；所述第二電源模塊用于給地面控制芯片、解耦模塊、顯示模塊以及通信模塊供電； 所述解耦模塊將耦合模塊耦合至動(dòng)力電纜的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行提取后發(fā)送至地面控制芯片；所述地面控制芯片將數(shù)據(jù)碼解析成液面數(shù)據(jù)并分別發(fā)送至顯示模塊和通信模塊； 所述顯示模塊用于對(duì)液面數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；所述通信模塊用于將液面數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程的上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述耦合模塊包括功率放大電路、第一變壓器及第一諧振電路；所述功率放大電路與第一變壓器原邊連接；所述第一諧振電路輸入端與第一變壓器副邊連接，第一諧振電路輸出端與動(dòng)力電纜連接；所述功率放大電路的用于將信號(hào)幅值放大；所述第一變壓器及第一諧振電路的用于將通過功率放大電路放大的信號(hào)耦合到動(dòng)力電纜上； 所述解耦模塊包括第二諧振電路、第二變壓器、增益調(diào)節(jié)電路；所述第二諧振電路的輸入端與動(dòng)力電纜連接；所述第二諧振電路的輸出端連接與第二變壓器原邊連接；所述增益調(diào)節(jié)電路與第二變壓器副邊連接；所述第二諧振電路及變壓器用于將動(dòng)力電纜上的信號(hào)解耦，所述增益調(diào)節(jié)電路用于將解耦出來的信號(hào)進(jìn)行幅值范圍調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述地面控制裝置還包括停泵檢測(cè)單元；所述停泵檢測(cè)單元包括控制單元、繼電器單元、保護(hù)單元；所述控制單元接收上位機(jī)的開啟停泵監(jiān)測(cè)命令來控制繼電器單元開啟，通過保護(hù)單元給井下儀供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第二主控板還包括檢波整形電路；所述檢波整形電路用于將解耦模塊傳輸至地面控制芯片的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行檢測(cè)和整形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述井下控制芯片為DSP處理器；所述地面控制芯片為單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示模塊由多個(gè)數(shù)碼管組成；所述通信模塊由無線數(shù)傳模塊及串口服務(wù)器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水源井載波液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一主控板上的電源線通過?？s套連接到動(dòng)力電纜上。
【文檔編號(hào)】E21B47/12GK104481512SQ201410571313
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】魏璇, 施永, 張?zhí)祚R 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司