CN201661851U - 油田油管无损检测及数据远传装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田油管无损检测及数据远传装置，属油田油管缺陷检测装置技术领域。它由井口总成、远程管理中心、3G网络和现场数据处理及远传装置构成，现场数据处理及远传装置的开关电源分别与信号处理模块、嵌入式单板机、CDMA2000芯片连接，信号处理模块与嵌入式单板机连接，嵌入式单板机分别与液晶面板、逆变器、CDMA2000芯片和操控装置连接。该装置能在油管起下作业的同时自动进行缺陷检测并将油管进行编号，解决了现有通过人工启停、单根记录，手工整理归档的方式采集数据所导致的数据处理繁琐、信息反馈慢，且易出错的问题；保证了数据的准确性，节省了人力和财力，适用于各油田的油管无损检测使用。

Description

油田油管无损检测及数据远传装置

技术领域：

本实用新型涉及一种油田油管无损检测及数据远传装置，属油田油管缺陷检测装置技术领域。

背景技术：

在我国，机械采油井绝大多数均是抽油泵型采油井，在运行过程中，油井内的油管因裂纹、孔洞、锈蚀、磨损而产生的泄露，甚至油管的断裂将对油田造成极大的经济损失。随着检验技术的进步，原本采用油管定期全部拉回检测站进行加压和人工查看的检验方法，已经逐步转化为利用先进的传感器设备对油管进行无损检测的方式，如：漏磁、射线、超声波、涡流等检测方法。但现有技术在油井现场检测油管情况时，只能通过现场人工启停、单根记录，手工整理归档的方式完成各个油井数据的采集，这种方式导致检测过程复杂、数据处理繁琐且易出错、信息反馈慢等一系列问题。

发明内容：

本实用新型的目的在于，提供一种无需人工干预，能够自动采集油管缺陷信号，自动启停数据处理和存档，并实时将数据传送至远程管理中心，实现现场油管无损检测的自动化和远程数据传送。且可靠性高、稳定性好，适用范围广的油田油管无损检测及数据远传装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种油田油管无损检测及数据远传装置，它由井口总成、现场数据处理及远传装置、3G网络和远程管理中心构成，其特征在于：井口总成由井口固定装置、霍尔元件和称重传感器组成；现场数据处理及远传装置由信号处理模块、开关电源、液晶面板、逆变器、嵌入式单板机、CDMA2000芯片及操控装置组成；远程管理中心由3G MODEM和油管缺陷管理计算机组成；井口总成连接现场数据处理及远传装置，现场数据处理及远传装置通过3G网络和远程管理中心连接；开关电源分别与信号处理模块、嵌入式单板机、CDMA2000芯片连接，信号处理模块连接嵌入式单板机，嵌入式单板机分别与液晶面板、逆变器、CDMA2000芯片和操控装置连接。

所述的信号处理模块由井口总成传感器、通道选择开关、电压比较器、可编程增益放大器、缓冲放大器、A/D转换器、微处理器、USB接口芯片和USB插座组成；井口总成传感器的输入信号的传感，包括CH1～CH8的漏磁信号传感和CH11～CH13的载荷信号传感，两组信号分别与通道选择开关的S1～S8引脚和电压比较器的V1.0～V1.2引脚相连；通道选择开关的A0～A3引脚与微处理器的P1.0～P1.3引脚相连；通道选择开关的DA28引脚与可编程增益放大器的DATA3引脚连接。

所述的A/D转换器的SIN引脚连接缓冲放大器的A1引脚，D7～D0引脚与微处理器的P7～P0引脚以及USB接口芯片的DATA0～DATA7引脚连接；微处理器的P3.1、P3.0引脚与USB接口芯片的WR、RD引脚连接；USB插座的D-、D+引脚与USB接口芯片的D-、D+引脚连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该油田油管无损检测及数据远传装置由井口总成将现场检测数据通过现场数据处理及远传装置和3G网络上传至远程管理中心，以便技术人员第一时间掌握油管缺陷情况并及时做出处理措施。该装置不仅可以在野外油井作业现场获取油管的缺陷信号，还能在进行油管起下作业的同时自动进行缺陷检测，并将油管进行编号。避免了现有油井现场检测油管情况时，只能通过现场人工启停、单根记录、手工整理归档的方式完成各个油井数据的采集，导致检测过程复杂、数据处理繁琐易出错、信息反馈慢的问题。保证了所测数据的准确性，同时也节约人力和节省财力，且效率高，效果好，特别适用于油田油管无损检测使用。

附图说明：

图1为油田油管无损检测及数据远传装置的工作原理示意图；

图2为油田油管无损检测及数据远传装置的信号处理模块的电路原理图。

图中：1、井口总成，2、现场数据处理及远传装置，3、3G网络，4、远程管理中心，5、井口固定装置，6、霍尔元件，7、称重传感器，8、3G MODEM，9、油管缺陷管理计算机，10、信号处理模块，11、开关电源，12、液晶面板，13、逆变器，14、嵌入式单板机，15、CDMA2000芯片，16、操控装置，17、井口总成传感器，18、通道选择开关，19、电压比较器，20、可编程增益放大器，21、缓冲放大器，22、A/D转换器，23、微处理器，24、USB接口芯片，25、USB插座。

具体实施方式；

该油田油管无损检测及数据远传装置由井口总成1、现场数据处理及远传装置2、3G网络3和远程管理中心4构成。井口总成1由井口固定装置5、霍尔元件6和称重传感器7组成。井口固定装置5安装在油田油井的井口，用于实现传感器在井口的数据采集；霍尔元件6由多个霍尔传感器围绕在井口总成1的腔体内部，用于实现对油管的磁漏检测；称重传感器7由3个称重电子单元均布在井口总成1的上表面，用于实现对井口总成承受压力的检测。

现场数据处理及远传装置2由信号处理模块10、开关电源11、液晶面板12、逆变器13、嵌入式单板机14、CDMA2000芯片15及操控装置16组成。远程管理中心4由3G MODEM8和油管缺陷管理计算机9组成。井口总成1连接现场数据处理及远传装置2，现场数据处理及远传装置2通过3G网络3和远程管理中心连接4。开关电源11分别与信号处理模块10、嵌入式单板机14、CDMA2000芯片15连接，信号处理模块10连接嵌入式单板机14，嵌入式单板机14分别与液晶面板12、逆变器13、CDMA2000芯片15和操控装置16连接。

现场数据处理及远传装置2的信号处理模块10用于实现原始井口传感信号的采集和处理判断，将现场信号交由嵌入式单板机14，嵌入式单板机14基于Linux平台定制专用软件，用于实现油管缺陷信号的存储和自动分段，以便于现场用户和远程管理人员掌握采集的油管数量及编号，软件同时还实现曲线显示、缺陷报警、数据存档等功能。液晶面板12用于提供人机交换界面，逆变器13将嵌入式单板机14提供的电源用于驱动液晶面板12，嵌入式单板机14具备数据打包传送的功能，通过CDMA2000芯片15将数据交由3G网络3传送至远程管理中心4；键盘/鼠标构成的操控装置16用于嵌入式单板机14的操作、设置等。3G网络3依托中国电信提供的基站，CDMA2000芯片15通过标准的网络协议实现现场数据处理及远传装置2的数据上传。3G网络3通过多个基站保持业务信道的通信。

远程管理中心4所含的3G MODEM8用于实施采集各现场设备发送过来的油管缺陷数据，交由油管缺陷管理计算机9上的专用处理软件，实现油管位号记录、缺陷等级分类、曲线数据显示，为用户的油管缺陷检测提供一个数字化、规范化的可靠管理平台。

现场数据处理及远传装置2的信号处理模块10由井口总成传感器17、通道选择开关18、电压比较器19、可编程增益放大器20、缓冲放大器21、A/D转换器22、微处理器23、USB接口芯片24和USB插座25组成；井口总成传感器17的输入信号传感包括CH1～CH8的漏磁信号传感和CH11～CH13的载荷信号传感，两组信号分别与通道选择开关18的S1～S8引脚和电压比较器19的V1.0～V1.2引脚相连，用于将井口总成传感器17采集到的现场油管真实数据引入。通道选择开关18的A0～A3引脚与微处理器23的P1.0～P1.3引脚相连，用于接收微处理器23的通道选择信号，通道选择开关18的DA28引脚与可编程增益放大器20的DATA3引脚连接，用于传输选择后的通道数据。

电压比较器19的V1.0～V1.2引脚接入井口总成传感器17的载荷信号，Vref引脚引入一个基准电压值，用于和采集到的载荷信号进行实时电压值比较，通过判断计算后将结果通过D0引脚输出到微处理器23的INT0引脚。

可编程增益放大器20的DATA3引脚用于采集信号并滤波放大，处理后的信号交由DATA8、DATA9引脚传送至缓冲放大器21的13引脚；缓冲放大器21的13引脚、12引脚用于信号的采集和比对，实现对可编程增益放大器20信号的缓冲，增加电路的负载能力和减少对前端信号源的影响，同时加强信号的抗干扰能力。

A/D转换器22的SIN引脚连接缓冲放大器21的A1引脚，用于实时采集模拟量信号，D7～D0引脚与微处理器23的P7～P0引脚以及USB接口芯片24的DATA0～DATA7引脚连接，USB接口芯片24的DATA0～DATA7引脚用于接收数字量信号，实现转换后数字量信号的快速传输。

微处理器23的P1.3～P1.0引脚用于控制通道选择开关18的通道轮询，IN0引脚用于接收电压比较器19的高低电平信号，P7～P0引脚用于采集数字量信号，微处理器23的P3.1、P3.0引脚与USB接口芯片24的WR、RD引脚连接，用于控制USB接口芯片24的读写操作，USB接口芯片24的WR、RD引脚用于接收微处理器23的读写命令。D-、D+引脚用于实现数据接口的标准化。USB插座25的D-、D+引脚与USB接口芯片24的D-、D+引脚连接，USB插座25的D-、D+引脚用于接收数据，USB插座25的VBUS、GND引脚用于+5V电压驱动，实现信号处理模块10与嵌入式单板机14的连接和数据传送。

本实用新型不仅可以在野外油井作业现场获取油管的缺陷信号，还能在进行油管起下作业的同时自动进行缺陷检测并将油管进行编号，数据能够在现场通过嵌入式单板机14处理后以曲线、报表的形式通过液晶面板12显示，同时将完整的数据结果打包传输至远程管理中心4，远程管理中心4通过专用软件解包查看各分井的油管工况，便于及时采取措施，确保采油生产的油管设备安全可靠，避免不必要的损失。

Claims (3)

1.一种油田油管无损检测及数据远传装置，它由井口总成(1)、现场数据处理及远传装置(2)、3G网络(3)和远程管理中心(4)构成，其特征在于：井口总成(1)由井口固定装置(5)、霍尔元件(6)和称重传感器(7)组成；现场数据处理及远传装置(2)由信号处理模块(10)、开关电源(11)、液晶面板(12)、逆变器(13)、嵌入式单板机(14)、CDMA2000芯片(15)及操控装置(16)组成；远程管理中心(4)由3G MODEM(8)和油管缺陷管理计算机(9)组成；井口总成(1)连接现场数据处理及远传装置(2)，现场数据处理及远传装置(2)通过3G网络(3)和远程管理中心(4)连接；开关电源(11)分别与信号处理模块(10)、嵌入式单板机(14)、CDMA2000芯片(15)连接，信号处理模块(10)连接嵌入式单板机(14)，嵌入式单板机(14)分别与液晶面板(12)、逆变器(13)、CDMA2000芯片(15)和操控装置(16)连接。

2.根据权利要求1所述的油田油管无损检测及数据远传装置，其特征在于：所述的信号处理模块(10)由井口总成传感器(17)、通道选择开关(18)、电压比较器(19)、可编程增益放大器(20)、缓冲放大器(21)、A/D转换器(22)、微处理器(23)、USB接口芯片(24)和USB插座(25)组成；井口总成传感器(17)的输入信号的传感，包括CH1～CH8的漏磁信号传感和CH11～CH13的载荷信号传感，两组信号分别与通道选择开关(18)的S1～S8引脚和电压比较器(19)的V1.0～V1.2引脚相连；通道选择开关(18)的A0～A3引脚与微处理器(23)的P1.0～P1.3引脚相连；通道选择开关(18)的DA28引脚与可编程增益放大器(20)的DATA3引脚连接。

3.根据权利要求2所述的油田油管无损检测及数据远传装置，其特征在于：所述的A/D转换器(22)的SIN引脚连接缓冲放大器(21)的A1引脚，D7～D0引脚与微处理器(23)的P7～P0引脚以及USB接口芯片(24)的DATA0～DATA7引脚连接；微处理器(23)的P3.1、P3.0引脚与USB接口芯片(24)的WR、RD引脚连接；USB插座(25)的D-、D+引脚与USB接口芯片(24)的D-、D+引脚连接。

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