CN105909239A - 一种多功能油井液面自动监测装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能油井液面自动监测装置属于采油工程采油、采气技术领域，尤其涉及一种多功能油井液面自动监测装置。本发明提供一种使用方便、适用范围广的多功能油井液面自动监测装置。本发明包括防爆箱体，其结构要点防爆箱体外侧设置有油井套管接头，油井套管接头后端与防爆箱体上的转接腔体外端可拆卸连接；转接腔体外端置于防爆箱体外侧，内端置于防爆箱体内侧；转接腔体内端连接微音器、第一压力传感器、出气管路一端、进气管路一端，转接腔体外下端连接有自动稳压调节装置；出气管路另一端通过放气脉冲控制阀与单向三通入口相连，单向三通第一出口通过缓释阻尼管与防爆箱体外侧壁上的消音器相连，单向三通第二出口与压缩机进气口相连。

Description

一种多功能油井液面自动监测装置

技术领域

本发明属于采油工程采油、采气技术领域，尤其涉及一种多功能油井液面自动监测装置。

背景技术

在当前低油价时代，要求石油企业必须提高生产效率，不断降低人力成本，降本增效。油井动液面是一项重要的油井工作参数，每天需要大量的人力物力来对油井进行手动液面深度测试。随着数字化油田建设的日益普及，迫切需要一种能够适合各种井况的液面自动测试设备，逐步减少人工干预，真正做到自动运行。在实现液面深度监测的同时，能够完成一些其它辅助功能。例如：根据井内压力变化，自动转换内外爆测试方式；自动保持油井套压稳定，当压力高于设定值后能够自动放压；冬季能够自动加热；具有防盗防雨防爆功能；具有防止洗井作业油水倒灌等功能。目前在国内油井上虽然也应用了一些这类产品，但是都存在许多局限性，不能很好地满足现场复杂的井况需求。主要包括以下几个方面。

1、不能自动适合无压、低压、高压多种井况变化。

2、防爆防雨防盗措施不全。

3、不能做到冬季自动恒温加热。

4、安装较复杂，拆卸不方便。

5、故障率高，设备运行稳定性差，性价比不高。

6、测试精度达不到要求。

7、不具备自动稳定油井套压功能。

8、洗井、注药等作业容易造成仪器损坏。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种使用方便、适用范围广的多功能油井液面自动监测装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括防爆箱体，其结构要点防爆箱体外侧设置有油井套管接头，油井套管接头后端与防爆箱体上的转接腔体外端可拆卸连接；

转接腔体外端置于防爆箱体外侧，内端置于防爆箱体内侧；转接腔体内端连接微音器、第一压力传感器、出气管路一端、进气管路一端，转接腔体外下端连接有自动稳压调节装置；出气管路另一端通过放气脉冲控制阀与单向三通入口相连，单向三通第一出口通过缓释阻尼管与防爆箱体外侧壁上的消音器相连，单向三通第二出口与压缩机进气口相连，压缩机出气口通过加压导管与储气罐进气口相连，储气罐的出气口通过进气脉冲控制阀与转接腔体内端相连。

所述微音器的信号输出端口、第一压力传感器的信号输出端口分别与控制器的信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口分别与进气脉冲控制阀的控制信号输入端口、出气脉冲控制阀的控制信号输入端口、压缩机的控制信号输入端口相连，控制器的电源端与电源相连；

所述控制器、电源、微音器、第一压力传感器、出气管路、进气管路、放气脉冲控制阀、单向三通、缓释阻尼管、压缩机、加压导管、储气罐、进气脉冲控制阀均设置在所述防爆箱体内。

所述储气罐内设置有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端口与控制器的信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述油井套管接头后端设置有连接螺母，连接螺母与转接腔体外端螺纹连接。

作为另一种优选方案，本发明所述油井套管接头均匀设有四个安装工艺孔，连接螺母的圆周外表面上均匀设有四个连接螺母安装孔。

作为另一种优选方案，本发明所述转接腔体内端通过微音器转接件连接微音器，微音器转接件横向一端连接口与转接腔体相连，微音器转接件上端连接口与竖向微音器下端入口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述出气管路置于转接腔体内端口处设置有过滤网。

作为另一种优选方案，本发明所述放气脉冲控制阀和进气脉冲控制阀采用气体电磁阀。

作为另一种优选方案，本发明所述防爆箱体内设置有半导体陶瓷加热器和温控器，半导体陶瓷加热器与温控器相连，温控器的电源端与电源相连。

作为另一种优选方案，本发明所述防爆箱体外侧壁上设置有防爆接线盒和电缆防爆密封接头，防爆接线盒通过电缆防爆密封接头与所述电源相连。

作为另一种优选方案，本发明所述防爆箱体的上盖装有钢丝防盗铅封。

其次，本发明所述自动稳压调节装置包括稳压腔体，稳压腔体下端为与所述转接腔体相连的进气口，稳压腔体上端一侧为出气口，稳压腔体内设置有可竖向活动的密封活塞，密封活塞上端连接弹簧下端，一调节螺丝穿过弹簧，调节螺丝上端设置有调节连接螺母，调节连接螺母下端与弹簧上端相抵，调节螺丝外围罩有保护帽。

另外，本发明所述控制器包括十六位微处理器、滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分、增益控制部分、压力放大电路、压力放大A/D转换部分、数据存储器和无线通讯部分，所述微音器的信号输出端口依次通过滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连，十六位微处理器的控制信号输出端口通过增益控制部分与增益放大部分的增益控制端口相连；第一压力传感器和第二压力传感器依次通过压力放大电路、压力放大A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连；十六位微处理器的信号传输端口与数据存储器的信号传输端口相连；十六位微处理器的信号输出端口通过无线通讯部分与防爆箱体外壁上的天线相连。

本发明有益效果。

本发明采用井内自身的套管气来测量井下动液面，可以根据井内压力高低，转换内爆和外爆两种测试模式；还可以通过压力传感器测试井内套压，可以监测自动稳压调节装置的调压效果。

本发明将测试所需的部件安装在防爆箱体内，进行隔爆处理。

本发明油井套管接头后端与防爆箱体上的转接腔体外端可拆卸连接；方便现场安装拆卸。

本发明自动稳压调节装置可以按照事先设定的压力门限，自动放掉多余压力，确保井下动液面的稳定。

本发明可利用油井内的套管气来产生测试所需的声波，安全环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明电路原理框图。

图3是本发明自动稳压调节装置结构示意图。

图4是本发明微音器转接件结构示意图。

图中，1为油井套管接头、2为安装工艺孔、3为连接螺母、4为连接螺母安装孔、5为过滤网、6为转接腔体、7为微音器转接件、8为微音器、9为出气管路、10为放气脉冲控制阀、11为半导体陶瓷加热器、12为温控器、13为单向三通、14为缓释阻尼管、15为钢丝防盗铅封、16为消音器、17为防爆接线盒、18为电缆防爆密封接头、19为天线、20为电源、21为加压导管、22为压缩机、23为储气罐、24为控制器、25为进气脉冲控制阀、26为进气管路、27为信号线、28为第一压力传感器、29为自动稳压调节装置、31为防爆箱体、32为进气口、33为出气口、34为密封活塞、35为弹簧、36为调节连接螺母、37为调节螺丝、38为保护帽。

具体实施方式

如图所示，本发明包括防爆箱体31，防爆箱体31外侧设置有油井套管接头1，油井套管接头1后端与防爆箱体31上的转接腔体6外端可拆卸连接。

转接腔体6外端置于防爆箱体31外侧，内端置于防爆箱体31内侧；转接腔体6内端连接微音器8、第一压力传感器28、出气管路9一端、进气管路26一端，转接腔体6外下端连接有自动稳压调节装置29；出气管路9另一端通过放气脉冲控制阀10与单向三通13入口相连，单向三通13第一出口通过缓释阻尼管14与防爆箱体31外侧壁上的消音器16相连，单向三通13第二出口与压缩机22进气口32相连，压缩机22出气口33通过加压导管21与储气罐23进气口32相连，储气罐23的出气口33通过进气脉冲控制阀25与转接腔体6内端相连。

所述微音器8的信号输出端口、第一压力传感器28的信号输出端口分别与控制器24的信号输入端口相连，控制器24的控制信号输出端口分别与进气脉冲控制阀25的控制信号输入端口、出气脉冲控制阀的控制信号输入端口、压缩机22的控制信号输入端口相连，控制器24的电源端与电源20相连。

所述控制器24、电源20、微音器8、第一压力传感器28、出气管路9、进气管路26、放气脉冲控制阀10、单向三通13、缓释阻尼管14、压缩机22、加压导管21、储气罐23、进气脉冲控制阀25均设置在所述防爆箱体31内。

所述储气罐23内设置有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端口与控制器24的信号输入端口相连。

所述压缩机22可采用微型无油压缩机，微型无油压缩机通过电源线与电源20相连。

当油井压力较高时，内爆测试会产生较大气流噪音，为消除噪音，可在消音器16内部设置隔爆钢丝网，侧面均布两组四个2mm小孔，与之连接的缓释阻尼管14的内径尺寸可为3mm。

所述油井套管接头1后端设置有连接螺母3，连接螺母3与转接腔体6外端螺纹连接。

所述油井套管接头1均匀设有四个安装工艺孔2，连接螺母3的圆周外表面上均匀设有四个连接螺母安装孔4。本发明裸露在外部的接头、连接螺母3、箱体全部设有需要专用工具拆卸的工艺孔，工艺孔可为直径8毫米、深6毫米的金属盲孔。没有专用工具勾扳手，不能拆下装置的任何部件。

所述转接腔体6内端通过微音器转接件7连接微音器8，微音器转接件7横向一端连接口与转接腔体6相连，微音器转接件7上端连接口与竖向微音器8下端入口相连。微音器8垂直向下安装在微音器转接件7上。确保一旦油井油水倒灌，不能影响到声波接收装置。

所述出气管路9置于转接腔体6内端口处设置有过滤网5。过滤网5可防止油内污物进入出气管。

所述放气脉冲控制阀10和进气脉冲控制阀25采用气体电磁阀。

所述防爆箱体31内设置有半导体陶瓷加热器11和温控器12，半导体陶瓷加热器11与温控器12相连，温控器12的电源端与电源20相连。设置温控器12，冬季可自动恒温加热。当温度低于零度，可启动半导体陶瓷加热，温度高于5度，可停止加热；最大限度节能降耗。

所述防爆箱体31外侧壁上设置有防爆接线盒17和电缆防爆密封接头18，防爆接线盒17通过电缆防爆密封接头18与所述电源20相连。

所述防爆箱体31的上盖装有钢丝防盗铅封15。

所述自动稳压调节装置29包括稳压腔体，稳压腔体下端为与所述转接腔体6相连的进气口32，稳压腔体上端一侧为出气口33，稳压腔体内设置有可竖向活动的密封活塞34，密封活塞34上端连接弹簧35下端，一调节螺丝37穿过弹簧35，调节螺丝37上端设置有调节连接螺母36，调节连接螺母36下端与弹簧35上端相抵，调节螺丝37外围罩有保护帽38。自动稳压调节装置29通过转接腔体6与油井环空相通，井内气源压力作用在自动稳压调节装置29的活塞上，当井内压力超过由弹簧35力确定的安全值时，活塞被顶开，一部分井内气体即从出气口33排出；当井内压力低于安全值时，弹簧35驱动活塞下移，关闭出气口33。通过调节连接螺母36调节弹簧35的压缩量可以方便的设定井内压力安全值。

所述控制器24包括十六位微处理器、滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分、增益控制部分、压力放大电路、压力放大A/D转换部分、数据存储器和无线通讯部分，所述微音器8的信号输出端口依次通过滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连，十六位微处理器的控制信号输出端口通过增益控制部分与增益放大部分的增益控制端口相连；第一压力传感器28和第二压力传感器依次通过压力放大电路、压力放大A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连；十六位微处理器的信号传输端口与数据存储器的信号传输端口相连；十六位微处理器的信号输出端口通过无线通讯部分与防爆箱体31外壁上的天线19相连。

无线通讯部可采用WIFI、ZIGBEE、GPRS、3G或4G多种形式；同时可提供有线485通讯接口。测试的结果数据无线传输，云平台集中数据处理。利用远程监控系统可以随时了解井底压力变化情况。

下面结合附图说明本发明的工作过程。

通过无线通讯接收到测试任务后，首先由压力传感器28判断油气井内压力，当井内没有压力时，需要外爆产生声波，首先打开放气脉冲控制阀10，通过单向三通13为压缩机22提供进气气源，然后启动压缩机22，对储气罐23进行加压，当压力达到设定值后，开启进气脉冲控制阀25，将储气室内的压缩气体快速释放到油井套管内。在井口处环空中的气体瞬间发生压缩，产生压缩冲击波。此为外爆模式。

当井内有足够压力时，可以直接采用内爆声波，即直接开启放气脉冲控制阀10，将油井套管内的气体通过缓释阻尼管14和消音器16，快速释放到箱体外，此时在井口处环空中的气体瞬间发生膨胀，产生膨胀冲击波。此为内爆模式。

该压缩或膨胀冲击波沿油套环空向井下传播，遇到油管接箍、音标、气液界面产生反射声波脉冲，由微音器8接收声脉冲转换成电信号，通过控制器24进行数字处理，自动计算（根据石油天然气行业标准“油井液面测试方法”规定的接箍法和音标法）出液面深度。测试的结果和测试曲线通过GPRS/wifi/4G等无线通讯方式，直接传送给操作者。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能油井液面自动监测装置，包括防爆箱体，其特征在于防爆箱体外侧设置有油井套管接头，油井套管接头后端与防爆箱体上的转接腔体外端可拆卸连接；

转接腔体外端置于防爆箱体外侧，内端置于防爆箱体内侧；转接腔体内端连接微音器、第一压力传感器、出气管路一端、进气管路一端，转接腔体外下端连接有自动稳压调节装置；出气管路另一端通过放气脉冲控制阀与单向三通入口相连，单向三通第一出口通过缓释阻尼管与防爆箱体外侧壁上的消音器相连，单向三通第二出口与压缩机进气口相连，压缩机出气口通过加压导管与储气罐进气口相连，储气罐的出气口通过进气脉冲控制阀与转接腔体内端相连；

所述微音器的信号输出端口、第一压力传感器的信号输出端口分别与控制器的信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口分别与进气脉冲控制阀的控制信号输入端口、出气脉冲控制阀的控制信号输入端口、压缩机的控制信号输入端口相连，控制器的电源端与电源相连；

所述控制器、电源、微音器、第一压力传感器、出气管路、进气管路、放气脉冲控制阀、单向三通、缓释阻尼管、压缩机、加压导管、储气罐、进气脉冲控制阀均设置在所述防爆箱体内；

所述储气罐内设置有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端口与控制器的信号输入端口相连。

2.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述油井套管接头后端设置有连接螺母，连接螺母与转接腔体外端螺纹连接。

3.根据权利要求2所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述油井套管接头均匀设有四个安装工艺孔，连接螺母的圆周外表面上均匀设有四个连接螺母安装孔。

4.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述转接腔体内端通过微音器转接件连接微音器，微音器转接件横向一端连接口与转接腔体相连，微音器转接件上端连接口与竖向微音器下端入口相连。

5.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述出气管路置于转接腔体内端口处设置有过滤网。

6.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述防爆箱体内设置有半导体陶瓷加热器和温控器，半导体陶瓷加热器与温控器相连，温控器的电源端与电源相连。

7.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述防爆箱体外侧壁上设置有防爆接线盒和电缆防爆密封接头，防爆接线盒通过电缆防爆密封接头与所述电源相连。

8.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述防爆箱体的上盖装有钢丝防盗铅封。

9.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述自动稳压调节装置包括稳压腔体，稳压腔体下端为与所述转接腔体相连的进气口，稳压腔体上端一侧为出气口，稳压腔体内设置有可竖向活动的密封活塞，密封活塞上端连接弹簧下端，一调节螺丝穿过弹簧，调节螺丝上端设置有调节连接螺母，调节连接螺母下端与弹簧上端相抵，调节螺丝外围罩有保护帽。

10.根据权利要求1所述一种多功能油井液面自动监测装置，其特征在于所述控制器包括十六位微处理器、滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分、增益控制部分、压力放大电路、压力放大A/D转换部分、数据存储器和无线通讯部分，所述微音器的信号输出端口依次通过滤波电路、增益放大部分、A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连，十六位微处理器的控制信号输出端口通过增益控制部分与增益放大部分的增益控制端口相连；第一压力传感器和第二压力传感器依次通过压力放大电路、压力放大A/D转换部分与十六位微处理器的信号输入端口相连；十六位微处理器的信号传输端口与数据存储器的信号传输端口相连；十六位微处理器的信号输出端口通过无线通讯部分与防爆箱体外壁上的天线相连。