CN200993005Y - 油井工况监测装置 - Google Patents

Abstract

油井工况监测装置，涉及油田中的一种机械采油井的工况监测装置，其主要特点是将传感器与微处理器、存储器、数据通讯模块、天文时钟通过导线连接组合在一起，可通过互联网与上位任何地点的联网计算机进行数据通讯，使得管理者可以随时掌握油井采油工况。该装置可以测量采油机械的悬点受力、悬点位移、机器运转周期、运行时率等参数，还可以自动定时录取存储数据。本装置采用高能仪表电池供电，连续使用周期可长达2－5年，也可采用太阳能电池供电。能够在恶劣的野外环境下长期使用，能够长期全天候的运行，免维护，适合常规测试或油井集群测控系统应用。

Description

油井工况监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种油田机械采油工艺中的油井监测装置。

背景技术

在油田生产中，油井工作状况是通过专门的仪器及传感器进行测量的，传统的油井工况一般都为定期例行测量，测量完毕后将仪器及传感器取走；或者安装固定式传感器，通过信号线与在线测量装置相连接进行测量。前者也有无线通讯方式测量的，由于是单工无线传输方式不能长期在线使用，后者因为传感器的离散性使得数据测量不准确，而且由于传感器是安装在往复运动的悬绳器或减速器上，因此传感器上的信号线很容易损坏，有的就不适合连接信号线。若安装在多口油井上，则由于信号线及插接头引起的故障比例就很大，直接影响着工况测量系统的可靠性。因此油井工况的长期可靠的在线测量及无线发讯是实现数字化油井的制约因素。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种体积小、省电、可长期在野外环境工作的油井工况监测装置，它可以方便可靠地利用互联网传输工况监测的讯号，使管理者能够随时得到油井的工作数据。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，一种油井工况监测装置，由测力传感器和外壳联结在一起构成传感器，传感器外壳和主控盒联结在一起，主控盒内装有电路板和电池，电路板上装有天文时钟电路、加速度传感器、存储器电路，其特殊之处是：在电路板上装有前置放大器、滤波器、微处理器MPU、GPRS模块、电源变换器。测力传感器的脚2、3分别和前置放大器的脚2、3相连接，加速度传感器的脚5和滤波器的脚3相连接，前置放大器的脚7和微处理器MPU的脚4相连接，滤波器的脚1和微处理器MPU的脚7相连接，3.3V可控电源、5V可控电源、8V可控电源分别和微处理器MPU的脚17、18、19相连接，存储器的脚3、7、1、6、5、2分别和微处理器MPU的脚43、44、45、46、47、48相连接，GPRS模块的脚4、3分别和微处理器MPU的脚32、33相连接，模块GPRS和发射天线相连接，天文时钟的脚7、6、5分别和微处理器MPU的脚29、30、31相连接。

本实用新型的有益之处是，(1)由于本实用新型没有任何机械运动部件，主控盒盖和盒体之间严密密封，适合长期在野外环境中工作，不易损坏，无须维护。由于本装置的无线发射天线是安装在盒体内，在长期往复运动的状态下工作，或者在修井作业的情况下，不会损坏，可保证其发射出的信号质量，确保信息准确。(2)本实用新型设计中的所有元件都选用微功耗型号的电子元件，并使用高占空比的电源程控设计，整机极其省电，采用高能仪表电池就能够长期供电，可连续工作2-5年。也可以使用太阳能电池组。(3)采用标准的通讯协议，为油井的集群监控、例行测试提供更为便捷可靠的工况监测方法。(4)将测力传感器、加速度传感器与主控盒构成一体，可完成数据处理、数据储存及网络发射的全过程。利用该装置可以得到机械功和机械效率外，还可以远距离判断出设备动态变化情况，从而可判断设备是否停止运行，及时给出停机报警信号，适合于在野外分散的油井上使用。(5)由于该装置是采用GPRS通讯方式，很容易组成网络监测系统，为数字化油田、数字化油井提供了有利的条件。(6)该装置体积小、重量轻、使用方便。

附图说明

图1为本实用新型外观立体图。

图2为本实用新型电路图。

具体实施方式

本实用新型的传感器1由测力传感器与传感体固定在一起构成。主控盒2通过螺钉和传感器1固定在一起，形成一个整体，传感器1可以制作成环型的，也可以制作成马蹄型的。在主控盒2前装有盒盖3，盒盖3和主控盒2之间采用橡胶垫或粘胶剂密封。主控盒的盒体1采用密封结构，可保证具有较强的密封性能，主控盒2内装有电路板和电池8，电路板内包括前置放大器5、滤波器7、3.3V可控电源9、5V可控电源10、8V可控电源11及微处理器(MPU)12、储存器13、GPRS通讯模块14、天文时钟15。测力传感器1的脚2、3通过导线分别和前置放大器4的脚2、3相连接，前置放大器5的输出脚7将信号送入微处理器12的脚4。加速度传感器6的脚5通过导线和滤波器7的脚3相连接，滤波器7的脚1将处理后的信号送入微处理器12的脚7，前置放大器5、滤波器7接5V可控电源。微处理器12的脚48、47、46、45、44、43分别与存储器13的脚2、5、6、1、7、3相连接，微处理器12、存储器13接3.3V电源。微处理器12的脚33、32分别与无线数据通讯模块(GPRS)14的脚3、4连接，无线数据通讯模块14分别与天线、8V电源连接，天线安装在主控盒内。微处理器12的脚31、30、29分别与天文时钟15的脚5、6、7相连接，天文时钟15的脚2、3通过晶体振荡器JZ1相连接在一起，脚1、8连接在一起接3.3V电源，脚4接地。微处理器12的脚17、18、19分别与3.3V、5V、8V可控电源相连接，控制它们的电源的输出。3.3V、5V、8V可控电源分别与电池相连接。微处理器12选用美国德州仪器生产的微功耗单片机MST430-1612型、天文时钟15选用DS1302型、存储器13选用FM25L256型，整机采用3.6V的高能仪表电池供电，也可采用太阳能电池组供电。

传感器1中的测力传感器4将测得的油井工况信号通过前置放大器5调理后，送入微处理器(MPU)12，加速度传感器6将获得的设备运动信号通过滤波器7送入微处理器12，微处理器12将传感信号进行模数转换、数据处理、并由GPRS通讯模块14和天线进入互联网，与上位机进行数据通讯，所传输的数据可以直接成为机械采油系统效率的时实动态数据。加速度传感器的输出信号可以通过积分运算得到抽油机械的转速、位移数据，与测力及时间的运算则得到机械作功和机械功率。微处理器12随时检测传感器信号的动态变化是否停止，从而判断设备是否停止运行，可以及时给出设备的停机报警信号，并能由此计算出设备的工作时率。可控电源将电池8的电压变换为各电路所需要的电压，由微处理器12的端口程序控制将电源送至各个电路，实行高占空比的节电控制。天文时钟15的设置可以定时采集数据并存入存储器13中，再集中数据传输，使得即便通讯网络中断也不会影响数据的连续性。本实用新型为油田机械采油的集群监控、常规测试、系统效率分析及实现数字化油井提供了有利的条件。

本实用新型采用工业级元器件、一体化密封设计，适合在恶劣工业环境下的长期使用。

Claims (1)

1.一种油井工况检测装置，由测力传感器(4)和外壳联结在一起构成传感器(1)，传感器(1)外壳和主控盒(2)联结在一起，主控盒(2)内装有电路板和电池(8)，电路板上装有天文时钟电路(15)、加速度传感器(6)、存储器电路(13)，其特征是：在电路板上装有前置放大器(5)、滤波器(7)、微处理器MPU(12)、GPRS模块(14)、电源变换器(9、10、11)；测力传感器(4)的脚(2、3)分别和前置放大器(5)的脚(2、3)相连接，加速度传感器(6)的脚(5)和滤波器(7)的脚(3)相连接，前置放大器(5)的脚(7)和微处理器MPU(12)的脚(4)相连接，滤波器(7)的脚(1)和微处理器MPU(12)的脚(7)相连接；3.3V可控电源(9)、5V可控电源(10)、8V可控电源(11)分别和微处理器MPU(12)的脚(17、18、19)相连接；存储器(13)的脚(3、7、1、6、5、2)分别和微处理器MPU(12)的脚(43、44、45、46、47、48)相连接；模块GPRS(14)的脚(4、3)分别和微处理器MPU(12)的脚(32、33)相连接，模块GPRS和发射天线相连接，天文时钟(15)的脚(7、6、5)分别和微处理器MPU(12)的脚(29、30、31)相连接。

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