專利名稱：一種便攜式油井雙憋曲線診斷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于礦場(chǎng)采油試井測(cè)試儀器，特別是用于機(jī)械采油井中對(duì)油井進(jìn)行液體、氣體的壓力測(cè)試。
在油田采油現(xiàn)場(chǎng)，為了分析抽油井的工作狀況，往往采用將井口生產(chǎn)閘門關(guān)閉后測(cè)量油井壓力變化的方法，利用測(cè)得的憋壓曲線來(lái)分析判斷油井出油狀況及深井泵的工作狀況。目前在現(xiàn)場(chǎng)一般采用手工記錄的方式，即用秒表和普通壓力表定時(shí)直讀記錄壓力數(shù)據(jù)，再用手工作出曲線進(jìn)行分析。這種方法既慢也不準(zhǔn)確，不能滿足生產(chǎn)需要。為解決這一問(wèn)題，近年來(lái)也有一種井口憋壓儀，它使用機(jī)械式直讀壓力表指示壓力，采用霍爾元件進(jìn)行壓電轉(zhuǎn)換。但其缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)誤差大，靈敏度低，采樣時(shí)間短，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)多種井況的使用，尤其不適用于壓力波動(dòng)大的油井的測(cè)試，也不能直接監(jiān)測(cè)油井壓力變化情況，給操作帶來(lái)不便。
本實(shí)用新型的目的是為了改善現(xiàn)有井口憋壓儀的使用性能，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，擴(kuò)大適用范圍，并且為方便操作而設(shè)計(jì)的一種新型的便攜式油井雙憋曲線診斷儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的整個(gè)儀器是由一次儀表壓力傳感器1和安裝在外殼11內(nèi)的電路板、袖珍計(jì)算機(jī)5、打印機(jī)6和面板12構(gòu)成的二次儀表并通過(guò)面板12上的插座14相連組合成的油井雙憋曲線診斷儀，其前置放大器2、數(shù)壓表3、計(jì)算機(jī)接口4、電源7、欠壓報(bào)警電路8、充電電路9等都安裝在電路板上，其特征在于感壓部分采用全橋電路構(gòu)成的應(yīng)變片式小型高精度壓力傳感器。前置放大器2由兩級(jí)運(yùn)算放大器IC6、IC7構(gòu)成，從壓力傳感器的輸出端引線到運(yùn)算放大器，中間經(jīng)過(guò)C8－C10、R13－R15組成的雙J濾波電路。數(shù)壓表3由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC9、譯碼器IC10、驅(qū)動(dòng)器IC11、數(shù)字顯示器LED等構(gòu)成，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸入端與運(yùn)算放大器的輸出端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端DS1－DS4、Q0－Q3同時(shí)與數(shù)壓表的譯碼器、驅(qū)動(dòng)器及計(jì)算機(jī)接口相連。譯碼器、驅(qū)動(dòng)器的輸出端與數(shù)字顯示器LED相連。計(jì)算機(jī)接口4由一個(gè)譯碼器IC12和兩個(gè)雙向緩沖器IC13、IC14構(gòu)成，兩個(gè)緩沖器的兩端分別與計(jì)算機(jī)插座(60 pin bus)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端相連，譯碼器的一端與計(jì)算機(jī)插座(60 pin bus)相連，另一端分別與兩個(gè)緩沖驅(qū)動(dòng)器相連。電源7由電池串聯(lián)后依次與穩(wěn)壓器IC1、隔離變換器IC2、三級(jí)穩(wěn)壓器IC3、IC4相連，由三級(jí)穩(wěn)壓器的輸出提供系統(tǒng)電源。變壓器TS的輸出端與D1－4、R1、LED1相連構(gòu)成脈沖式小電流充電電路9。本儀器還具有由R2－R6、WG、BG、LED2、LED3、C7、HTD、IC5構(gòu)成的電源電壓正常時(shí)的燈光指示和電源電壓低于正常值時(shí)的聲光報(bào)警電路8，報(bào)警電路8和充電電路9分別與電源電池并聯(lián)。
該儀器選用三位半的14433雙積分型的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
工作時(shí)，由壓力傳感器1檢測(cè)到的信號(hào)輸入到前置放大器2進(jìn)行信號(hào)放大，經(jīng)放大后的模擬信號(hào)送到數(shù)壓表3，經(jīng)數(shù)壓表中模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片處理后的數(shù)字信號(hào)送顯示窗口13并同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)接口4進(jìn)入計(jì)算機(jī)5，經(jīng)處理后送打印機(jī)6打印輸出。電源7分別與以上各部分相連提供電源。電源指示報(bào)警電路8與電源電池并聯(lián)，進(jìn)行電源電壓正常指示和欠壓報(bào)警。充電電路9與電源電池并聯(lián)進(jìn)行充電。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1).具有實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和處理功能，能實(shí)時(shí)用數(shù)字顯示壓力，便于觀察監(jiān)測(cè)；同時(shí)在計(jì)算機(jī)程序控制下，可以存貯所測(cè)得的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后可打印出壓力隨時(shí)間變化的光滑曲線，提高了使用性能，克服了壓力波動(dòng)大的油井不能測(cè)繪憋壓曲線的弊病。(2)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)靈活方便，可隨意調(diào)整采樣時(shí)間間隔，滿足了油田現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求。(3)由于選用元件合理，性／價(jià)比高，提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)降低了成本。(4)所用電池?cái)?shù)量少，減輕了儀器重量，系統(tǒng)還有電源的電壓指示和報(bào)警及充電功能，方便了使用。


圖1為本儀器的邏輯方框圖。
圖2為本儀器的電路原理圖。
圖3為本儀器的外形示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳述。壓力傳感器1是由R7－R10四個(gè)橋臂電阻構(gòu)成的應(yīng)變片式傳感器，可選用靈敏度高誤差小的CT－21系列壓力傳感器，通過(guò)信號(hào)電纜與面板12上的四芯插座14相連接。使用時(shí)將傳感器1接到測(cè)壓處，在壓力作用下，橋臂電阻的阻值發(fā)生變化，在輸出接點(diǎn)A、B兩端點(diǎn)處產(chǎn)生與壓力變化成比例的電勢(shì)變化，即實(shí)現(xiàn)了壓力變?yōu)殡娦盘?hào)的轉(zhuǎn)變。
此電信號(hào)進(jìn)入前置放大器2，在運(yùn)算放大器IC6的輸入電路中，由C8－C10、R13－R15組成的雙J濾波電路濾去信號(hào)噪音，電位器W1、W2分別起調(diào)零和打標(biāo)量的作用，反饋電阻R18起穩(wěn)定電路作用。電信號(hào)經(jīng)IC6放大后從IC6的6點(diǎn)出來(lái)進(jìn)入IC7的5點(diǎn)，IC7與R26接成跟隨式輸出，起到阻抗變換的作用。經(jīng)放大后的模擬信號(hào)再進(jìn)入數(shù)壓表3。IC6可選用OP－07EP，IC7可選用MC1458。
電信號(hào)進(jìn)入數(shù)壓表3中的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC9，經(jīng)過(guò)IC9處理后，變?yōu)檠h(huán)輸出的BCD碼，Q0－Q3某一時(shí)刻只輸出一位BCD碼，其位數(shù)取決于時(shí)序信號(hào)DS1－DS4相應(yīng)的變化。IC9的電源是由IC3、IC4提供的，IC8、R27提供標(biāo)準(zhǔn)電位VREF，通過(guò)改變VREF(R27)和R28的值，就可以改變此輸入電信號(hào)量程。譯碼器IC10將Q0－Q3送來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)BCD碼翻譯為分別代表0，1，2……9的十種數(shù)字信號(hào)標(biāo)志，驅(qū)動(dòng)器IC11配合譯碼器輸出，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管LED顯示壓力數(shù)值；同時(shí)此信號(hào)分別送到計(jì)算機(jī)接口。IC8可選用MC1403，IC9可選用MC14433或G14433，IC10可選用14513，IC11可選用1413等。
計(jì)算機(jī)接口4的IC13、IC14為兩個(gè)雙向緩沖驅(qū)動(dòng)器，即鎖存器，由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片送來(lái)的信號(hào)經(jīng)此進(jìn)入計(jì)算機(jī)，BCD碼和時(shí)序信號(hào)分別連接到兩個(gè)鎖存器的數(shù)據(jù)輸入端。采樣的控制由軟件指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，由計(jì)算機(jī)向譯碼器IC12發(fā)出相應(yīng)的采樣信號(hào)后，經(jīng)譯碼器作用觸發(fā)相應(yīng)的鎖存器，即在軟件控制下，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口4完成對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的采樣。IC12可以選用74HC138、74F138、40H138等，IC13、IC14可以選用74HC245、74HCT245、74CS245等。
采樣結(jié)果通過(guò)顯示窗口13顯示壓力數(shù)值，同時(shí)進(jìn)入計(jì)算機(jī)處理，可隨時(shí)打印壓力－時(shí)間關(guān)系曲線。
電源7提供給系統(tǒng)各芯片及傳感器電源。按下開(kāi)關(guān)K，IC1接通電源，進(jìn)行初級(jí)穩(wěn)壓，然后進(jìn)入隔離變換器IC2進(jìn)行第二級(jí)穩(wěn)壓和電源變換處理，將單極性電源處理為雙極性電源，并完成輸入與輸出端的相互隔離，處理后的正負(fù)電源再經(jīng)IC3、IC4進(jìn)一步穩(wěn)壓處理后，送出三次穩(wěn)壓后的正負(fù)極性電源。IC1、IC3、IC4可選用UA7800系列或LM317等，IC2可選用用BCT－IPS系列DC／DC的5D12／250等。
為了使用安全方便，還設(shè)計(jì)了電源電壓正常指示與電源電壓欠壓時(shí)聲光報(bào)警的電路8。在正常電源電壓下，三極管BG導(dǎo)通，電流通過(guò)R4、LED2、BG形成回路，LED2發(fā)出綠光。當(dāng)電源電壓低于正常范圍值時(shí)，BG截止，LED2綠光熄滅，同時(shí)觸發(fā)IC5與非門組成的振蕩電路動(dòng)作，在R5、IC5、C7、HTD、LED3、R6電路中產(chǎn)生振蕩，使HTD發(fā)出鳴聲，LED3同時(shí)也發(fā)出閃爍紅光提醒人們注意。
本儀器還設(shè)計(jì)了充電電路9，N、L兩點(diǎn)接入220V市電后，經(jīng)變壓器TS變?yōu)?5V交流電，再經(jīng)整流二極管D1－4、限流電阻R1變?yōu)閱畏较蛎}沖小電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池進(jìn)行快速充電。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量液體、氣體壓力的油井雙憋曲線診斷儀，包括一次儀表壓力傳感器1和安裝在外殼11內(nèi)的電路板、袖珍計(jì)算機(jī)5、打印機(jī)6、面板12構(gòu)成的二次儀表，并通過(guò)面板12上的插座14相連組成，其前置放大器2、數(shù)壓表3、計(jì)算機(jī)接口4、電源7、欠壓報(bào)警電路8、充電電路9等都安裝在電路板上，其特征在于(1).壓力傳感器1是由全橋電路構(gòu)成的應(yīng)變片式小型高精度壓力傳感器；(2).電路中前置放大器2由兩級(jí)運(yùn)算放大器IC6、IC7構(gòu)成，從壓力傳感器1的輸出端引線，信號(hào)經(jīng)過(guò)C8-C10、R13-R15組成的雙J濾波電路，依次進(jìn)入運(yùn)算放大器；(3).電路中設(shè)有能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化的數(shù)壓表3，并通過(guò)面板12上的壓力顯示窗口13顯示三位半壓力數(shù)值，數(shù)壓表由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC9、譯碼器IC10、驅(qū)動(dòng)器IC11、數(shù)字顯示器LED等構(gòu)成，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端DS1-DS4、Q0-Q3同時(shí)與數(shù)壓表的譯碼器、驅(qū)動(dòng)器及計(jì)算機(jī)接口4相連，譯碼器、驅(qū)動(dòng)器的輸出端分別與數(shù)字顯示器相連；(4).電路中計(jì)算機(jī)接口4由譯碼器IC12和兩個(gè)雙向緩沖驅(qū)動(dòng)器IC13、IC14構(gòu)成，兩個(gè)緩沖器的兩端分別與計(jì)算機(jī)插座(60 Pin bus)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端相連，譯碼器的一端與計(jì)算機(jī)插座(60 pin bus)相連，另一端分別與兩個(gè)緩沖驅(qū)動(dòng)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井雙憋曲線診斷儀，其特征在于電路中具有由R2－R6、WG、BG、LED2、LED3、C7、HTD、IC5構(gòu)成的正常電源電壓指示電路及電源電壓欠壓聲光報(bào)警電路8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油井雙憋曲線診斷儀，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用三位半的雙積分型的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
專利摘要一種用于測(cè)量液體、氣體壓力的油井雙憋曲線診斷儀，包括一次儀表壓力傳感器和安裝在外殼內(nèi)的電路板、袖珍計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、面板組成的二次儀表。本儀器可實(shí)時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)壓力變化，方便地調(diào)整采樣時(shí)間，自動(dòng)記錄并存貯數(shù)據(jù)，打印壓力-時(shí)間關(guān)系曲線，能滿足壓力波動(dòng)大的油井的測(cè)壓，所取資料的準(zhǔn)確度較高。利用該儀器測(cè)得的曲線，可以較準(zhǔn)確地分析油井泵的工作狀況。本儀器使用操作方便，選用元件合理，價(jià)格低廉。
文檔編號(hào)E21B47/06GK2071704SQ90216718
公開(kāi)日1991年2月20日 申請(qǐng)日期1990年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月26日
發(fā)明者史鵬飛, 周裕京 申請(qǐng)人:華北石油管理局第四采油廠, 石油勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院廊坊分院