CN202578675U - 一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油井井下环境探测的信号传输系统技术领域，尤其涉及一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统。本实用新型包括用于控制井下测量和实现人机交互的井上终端设备、用于井下测量的井下前端设备以及用作导体的油井管道，井上终端设备通过潜油电泵动力中心线与井下前端设备电连接并为其供电，井下前端设备通过油井管道将测量信号传送至井上终端设备。本实用新型利用潜油电泵动力中心线为井下前端设备供电，不需要另加电源，采用油井管道传输测量信号，不需要另设通信线路，成本低且维护费用低，具有较高的经济性和可靠性。

Description

一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统

技术领域

本实用新型涉及油井井下环境探测的信号传输系统技术领域，尤其涉及一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统。

背景技术

石油工业的发展对测井技术提出了新的要求，油井井下温度、压力、振动等参数是生产测井中必不可少的测量参数，准确的参数测量对于地质资料解释和油井监测等都具有十分重要的意义，尤其在稠油热采工艺中，温度、压力、振动等参数的监测显得非常重要。

现有的油井井下环境探测的信号传输系统采用数字通信方式将井下测量数据传送上来，需要布设专用电缆，例如光纤等，投资费用高，并且井下环境恶劣，普通的数字通信设备在恶劣的环境下工作寿命短很短，通讯线缆容易损坏，造成信号传输不稳定，而且数字通信方式的信号传输系统还存在维护难度大，维护费用高等缺点，电力线载波通信在有动力电机和电抗器环路里不能传输。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，利用潜油电泵动力中心线为井下前端设备供电，不需要另加电源，采用油井管道传输测量信号，不需要另设通信线路，成本低且维护费用低，具有较高的经济性和可靠性。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，包括用于控制井下测量和实现人机交互的井上终端设备、用于井下测量的井下前端设备以及用作导体的油井管道，所述井上终端设备的电源端通过潜油电泵动力中心线与所述井下前端设备的电源端电连接，所述井上终端设备的信号端与油井管道的第一端电连接，所述井下前端设备的信号端与油井管道的第二端电连接；所述井上终端设备通过潜油电泵动力中心线为所述井下前端设备供电，所述井下前端设备通过油井管道将测量信号传送至所述井上终端设备。

其中，所述井上终端设备包括井上测量单元和人机交互平台，所述井上测量单元包括可编程控制器、可变直流电源、电流变换电压单元和RS232接口，所述人机交互平台通过所述RS232接口与所述可编程控制器连接，所述可编程控制器分别与所述可变直流电源和所述电流变换电压单元电连接，所述可变直流电源与潜油电泵动力中心线耦合，所述电流变换电压单元与油井管道的第一端电连接。

进一步地，所述潜油电泵动力中心线与所述可变直流电源之间设有第一电抗滤波器。

进一步地，所述井下前端设备包括井下测量单元，所述井下测量单元包括电源比较选择电路和多个测量回路，所述电源比较选择电路分别与各测量回路电连接，各测量回路分别与油井管道的第二端电连接。

更进一步地，所述测量回路包括传感器、放大电路和电流变送单元，所述传感器通过放大电路与电流变送单元电连接，所述电流变送单元的电流输入端与所述电源比较选择电路电连接，所述电流变送单元的信号输出端与油井管道的第二端电连接。

更进一步地，所述传感器包括温度传感器、压力传感器和振动测量传感器。

更进一步地，所述井下测量单元的电流输入端设有过流过压保护电路，潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路电连接，所述过流过压保护电路与所述井下测量单元的电源比较选择电路电连接。

更进一步地，所述潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路之间设有第二电抗滤波器。

本实用新型的有益效果：一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，包括用于控制井下测量和实现人机交互的井上终端设备、用于井下测量的井下前端设备以及用作导体的油井管道，所述井上终端设备的电源端通过潜油电泵动力中心线与所述井下前端设备的电源端电连接，所述井上终端设备的信号端与油井管道的第一端电连接，所述井下前端设备的信号端与油井管道的第二端电连接；所述井上终端设备通过潜油电泵动力中心线为所述井下前端设备供电，所述井下前端设备通过油井管道将测量信号传送至所述井上终端设备。本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，利用潜油电泵动力中心线为井下前端设备供电，不需要另加电源，采用油井管道传输测量信号，不需要另设通信线路，成本及维护费用低，具有较高的经济性和可靠性。

附图说明

下面利用附图来对本实用新型作进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的方框结构示意图。

图2为本实用新型的井上测量单元的方框结构示意图。

图3为本实用新型的井下测量单元的方框结构示意图。

在图1-3中包括有：

1——井上终端设备，11——井上测量单元，111——可变直流电源，112——电流交换电压单元，113——可编程控制器，114——RS232接口，12——人机交互平台，13——第一电抗滤波器，2——井下前端设备，21——井下测量单元，22——过流过压保护电路，23——第二电抗滤波器，210——测量回路，211——电源比较选择电路，3——油井管道，4——电机绕组，51——第一星点，52——第二星点。

具体实施方式

下面结合实施例来对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示，一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，包括用于控制井下测量和实现人机交互的井上终端设备1、用于井下测量的井下前端设备2以及用作导体的油井管道3，所述井上终端设备1的电源端通过潜油电泵动力中心线与所述井下前端设备2的电源端电连接，所述井上终端设备1的信号端与油井管道3的第一端电连接，所述井下前端设备2的信号端与油井管道3的第二端电连接；所述井上终端设备1通过潜油电泵动力中心线为所述井下前端设备2供电，所述井下前端设备2通过油井管道3将测量信号传送至所述井上终端设备1。本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，利用潜油电泵动力中心线为井下前端设备2供电，不需要另加电源，采用油井管道3传输测量信号，不需要另设通信线路，成本低且维护费用低，具有较高的经济性和可靠性。

其中，所述井上终端设备1包括井上测量单元11和人机交互平台12，所述井上测量单元11包括可编程控制器113、可变直流电源、电流变换电压单元112和RS232接口114，所述人机交互平台12通过所述RS232接口114与所述可编程控制器113连接，所述可编程控制器113分别与所述可变直流电源和所述电流变换电压单元112电连接，所述可变直流电源与潜油电泵三相动力线耦合，具体地可变直流电源与潜油电泵三相动力线的第一星点51电连接，所述电流变换电压单元112与油井管道3的第一端电连接。所述潜油电泵三相动力线与所述可变直流电源之间设有第一电抗滤波器13。

其中，所述井下前端设备2包括井下测量单元21，所述井下测量单元21包括电源比较选择电路211和多个测量回路210，所述井下测量单元21的电流输入端设有过流过压保护电路22，潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路22电连接，具体地潜油电泵的电机绕组4相接的第二星点52与所述过流过压保护电路22电连接，所述过流过压保护电路22与所述电源比较选择电路211电连接，所述电源比较选择电路211分别与各测量回路210电连接，各测量回路210分别与油井管道3的第二端电连接。所述测量回路210包括传感器、放大电路和电流变送单元，所述传感器通过放大电路与电流变送单元电连接，所述电流变送单元的电流输入端与所述电源比较选择电路211电连接，所述电流变送单元的信号输出端与油井管道3的第二端电连接。所述传感器包括温度传感器、压力传感器和振动测量传感器。潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路22之间设有第二电抗滤波器23。所述电流变送单元为4-20mA电流变送单元。

井上测量单元11通过PWM（脉冲宽度调制）驱动可变直流电源111产生不同电压的直流电源，该直流电源通过潜油电泵动力中心线给井下测量单元21供电，井下前端设备2的电源比较选择电路211根据不同的输入电压来选通相应的测量回路210，并将相应传感器所测量的信号通过油井管道3传输给井上测量单元11。

例：本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统实现测量6路传感器的参数。假如6路传感器对应的测量回路210为回路1，回路2，回路3，回路4，回路5，回路6，通过PWM驱动可变直流电源111产生6种直流电源的电压分别为V1=40伏,V2=60伏，V3=80伏，V4=100伏，V5=120伏，V6=140伏，井下测量单元21的电源比较选择电路211根据不同的电源电压值控制相应的测量回路210运作，V1控制回路1，V2控制回路2，V3控制回路3，V4控制回路4，V5控制回路5，V6控制回路6。

如果可变直流电源111输出的PWM脉冲产生的电源电压为40伏，那么此时系统测量的数据对应的是回路1中的传感器的参数。其他测量回路210的原理一样，这里不再赘述。

本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统的数据传输是通过潜油电泵动力中心线和油井管道3外壳形成的耦合回流而实现的。井上测量单元11的作用主要实现产生直流电源、处理井下测量信号和实现与人机交流平台通信的功能。井下测量单元21的作用主要实现传感器的信号采集、传感器信号的放大和根据驱动电源的不同电压将相应回路的信号传输给井上测量单元11。

潜油电泵的电源通常为6KV的三相高压电，在星形接法的三相电力系统中，三相完全平衡的理想状态下中心线的交流电流为零，但是实际电力系统中往往不会三相完全平衡，中心线存在交流电流，因此本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统中串入50HZ的第一电抗滤波器13和50HZ的第二电抗滤波器23起着隔交流通直流的作用。系统中三相高压交流电通过50HZ电抗滤波器后将衰减为零，而直流电压信号和传感器的标准4-20mA信号可以顺利通过。过流过压保护电路22可以保护因为系统的电流或者电压过大而损坏电路。

本基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统的信号传输过程为：

1.井上测量单元11的可编程控制器113发出不同脉宽的PWM信号，可变直流电源111将根据不同的脉宽信号输出不同电压的直流电源，该直流电源通过潜油电泵动力中心线传输到井下。

2.通过中心线传输来的直流电源将为井下测量单元21提供工作电压，井下前端设备2的电源比较选择电路211根据直流电源的不同电压，选择将相应回路中的经过放大电路处理和4-20mA的变送单元转换的传感器的电流信号通过油井管道3传输给井上测量单元11。

3.井上测量单元11中的电流变换电压单元112接收从油井管道3外壳传来的电流信号并将电流信号变换为电压信号，电压信号经过模数转换后供可编程控制器113进行相关的逻辑运算。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：包括用于控制井下测量和实现人机交互的井上终端设备、用于井下测量的井下前端设备以及用作导体的油井管道，所述井上终端设备的电源端通过潜油电泵动力中心线与所述井下前端设备的电源端电连接，所述井上终端设备的信号端与油井管道的第一端电连接，所述井下前端设备的信号端与油井管道的第二端电连接；所述井上终端设备通过潜油电泵动力中心线为所述井下前端设备供电，所述井下前端设备通过油井管道将测量信号传送至所述井上终端设备。

2.根据权利要求1所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述井上终端设备包括井上测量单元和人机交互平台，所述井上测量单元包括可编程控制器、可变直流电源、电流变换电压单元和RS232接口，所述人机交互平台通过所述RS232接口与所述可编程控制器连接，所述可编程控制器分别与所述可变直流电源和所述电流变换电压单元电连接，所述可变直流电源与潜油电泵动力中心线耦合，所述电流变换电压单元与油井管道的第一端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述潜油电泵动力中心线与所述可变直流电源之间设有第一电抗滤波器。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述井下前端设备包括井下测量单元，所述井下测量单元包括电源比较选择电路和多个测量回路，所述电源比较选择电路分别与各测量回路电连接，各测量回路分别与油井管道的第二端电连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述测量回路包括传感器、放大电路和电流变送单元，所述传感器通过放大电路与电流变送单元电连接，所述电流变送单元的电流输入端与所述电源比较选择电路的电流输出端电连接，所述电流变送单元的信号输出端与油井管道的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、压力传感器和振动测量传感器。

7.根据权利要求4所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述井下测量单元的电流输入端设有过流过压保护电路，潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路电连接，所述过流过压保护电路与所述井下测量单元的电源比较选择电路电连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于潜油电泵动力中心线的信号传输系统，其特征在于：所述潜油电泵动力中心线与所述过流过压保护电路之间设有第二电抗滤波器。

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