CN205532580U

CN205532580U - 一种柱塞检测装置

Info

Publication number: CN205532580U
Application number: CN201620308558.0U
Authority: CN
Inventors: 李旭日; 慕立俊; 付钢旦; 桂捷; 田伟; 李耀德; 杨旭东; 贾友亮; 杨亚聪; 赵彬彬; 惠艳妮; 崔丽春; 李辰
Original assignee: Institute Of Mechanical Engineering Academy Of Petroleum Exploration And Development
Current assignee: Institute Of Mechanical Engineering Academy Of Petroleum Exploration And Development
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-04-14

Abstract

本实用新型提供了一种柱塞检测装置，包括磁传感器组、A/D转换电路、微处理器、通讯模块、逻辑输出模块；所述磁传感器组与A/D转换电路的信号输入端联接，所述A/D转换电路的信号输出端联接微处理器的信号输入端；所述微处理器的信号输出端分别联接通讯模块和逻辑输出模块；所述磁传感器组由磁传感器一，磁传感器二和磁传感器三组成；所述磁传感器三，磁传感器二和磁传感器一的位置分布形成一个x、y、z三维坐标系；所述A/D转换电路包含磁传感器组的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块。该装置能够准确检测到柱塞到达和跌落，同时具备逻辑输出功能、数字通讯功能。

Description

一种柱塞检测装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种柱塞检测装置，它用于检测柱塞到达及跌落。

背景技术

在天然气开采中，随着气藏压力和天然气流动速度的逐步降低，致使气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒，从而滞留在井筒中。这些液体在一段时间内聚集于井底，形成液柱，对气藏造成额外的静水回压，导致气井自喷能量持续下降。如果这种情况持续下去，井筒中聚集的液柱终会将气井压死，导致气井停产。

排除气井井筒及井底附近地层积液过多或产水，并使气井恢复正常生产的措施，称为排水采气。排水采气是解决“气井积液”的有效方法，也是有水气藏生产中常用的采气工艺。目前现场应用的柱塞气举排水采气技术，是利用气井自身能量推动油管内的柱塞举水，不需其它动力设备、生产成本低，由于柱塞在举升气体与采出液体之间形成一个固体界面，能够有效地防止气体上窜和液体回落，从而减少了滑脱损失、提高了举升效率。近年来，柱塞气举作为一种清洁、环保、维护管理方便的排水采气工艺技术，在天然气开采中得到了广泛应用，为确保气田稳产、提高气井采收率方面发挥越来越大的作用，取得了良好的技术经济效益和社会效益。

在柱塞气举排水采气工艺应用中，能准确检测到柱塞到达和跌落是该工艺有效实施的基础，因为柱塞的到达和跌落情况是制定、调整柱塞气举生产制度的重要依据之一。目前，国内还没有成熟的能够在油管外面准确检测封闭油管内柱塞到达和跌落的相关设备，柱塞气举排水采气工艺应用中的柱塞检测装置都是国外引进产品，产品存在着灵敏度低、参数调整不方便，特别是在调试过程中，问题更为突出，没有明确的调整方向，只能猜测性的逐渐调整，给技术管理人员带来了极大的困难。出现故障后，基本无法进行维修，需要再次从国外引进，采购周期长，成本高，影响柱塞气举工艺井平稳运行，此外，引进的柱塞到达传感器只能检测柱塞到达井口的状态，不能监测柱塞在井口悬停的时间，以及什么时候柱塞掉落等参数，严重影响了柱塞制度的优化调试工作，制约了该项排水采气工艺技术的推广应用。

基于以上情况，需要设计一种新型柱塞检测装置，高灵敏度、既能够检测到柱塞到达也能够检测到柱塞跌落、数字化输出、一次调整就能满足现场使用需求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中柱塞检测装置灵敏度低、参数调整不方便，不能够准确检测到柱塞到达和跌落的问题。

为此，本实用新型提供了一种柱塞检测装置，其特征在于：包括磁传感器组、A/D转换电路、微处理器、通讯模块、逻辑输出模块；

所述磁传感器组与A/D转换电路的信号输入端联接，所述A/D转换电路的信号输出端联接微处理器的信号输入端；

所述微处理器的信号输出端分别联接通讯模块和逻辑输出模块；

所述磁传感器组由磁传感器一，磁传感器二和磁传感器三组成；所述磁传感器三，磁传感器二和磁传感器一的位置分布形成一个x、y、z三维坐标系；

所述A/D转换电路包含磁传感器组的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块。

所述磁传感器一，磁传感器二和磁传感器三的型号均为KMY21。

所述A/D转换电路中的A/D型号为AD7799。

所述微处理器采用MSP430F1649型号。

所述通讯模块采用型号为RS485通讯模块。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)本实用新型以三个高精度磁传感器为检测元件，能够获得检测位置三个方向磁场强度的精确数值。

(2)本实用新型柱塞检测装置结构简单合理、操作简便，整机功耗低。

(3)柱塞检测方法简单、实用，检测准确率高。

(4)具有柱塞状态的自检测功能，适用范围广泛。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意图。

图2是本实用新型的磁传感器组分布图。

附图标记说明：1、磁传感器组；2、A/D转换电路；3、微处理器；4、通讯模块；5、逻辑输出模块，6、磁传感器一；7、磁传感器二；8、磁传感器三；9、电路板。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有技术中柱塞检测装置灵敏度低、参数调整不方便，不能够准确检测到柱塞到达和跌落的问题，本实用新型提供了一种如图1和图2所示的一种柱塞检测装置，包括磁传感器组1、A/D转换电路2、微处理器3、通讯模块4、逻辑输出模块5；

所述磁传感器组1与A/D转换电路2的信号输入端联接，所述A/D转换电路2的信号输出端联接微处理器3的信号输入端；

所述微处理器3的信号输出端分别联接通讯模块4和逻辑输出模块5；

如图2所示，所述磁传感器组1由磁传感器一6，磁传感器二7和磁传感器三8组成；所述磁传感器三8，磁传感器二7和磁传感器一6的位置分布形成一个x、y、z三维坐标系置于电路板9上；磁传感器是高精度磁传感器，可以精确检测出磁场强度，并且磁传感器三8，磁传感器二7和磁传感器一6在分布位置上形成一个x、y、z三维坐标系，可检测出三个方向上磁场强度数值，为柱塞到达或跌落判别提供全方位的数据支撑。

所述A/D转换电路2包含磁传感器组1的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块。这里的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块均属于现有技术，其连接方式属于本领域公知常识这里就不做详细的描述，本实施例中的A/D转换电路2直接采用的是 A/D型号为AD7799 A/D转换电路。

首先，磁传感器组1将当前检测位置的磁场强度转换为电信号，而所述A/D转换电路2包含磁传感器组1的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块，磁传感器组1的电信号经A/D转换电路2集成的信号处理电路进行放大、滤波等处理后，微处理器3获得当前检测位置的磁场强度数值；其次，微处理器3根据柱塞到达、跌落判别方法，识别柱塞到达或跌落，当检测到柱塞到达或跌落，逻辑输出模块5输出一个脉冲信号，通知外围设备柱塞检测信息；最后，微处理器3通过通讯模块4传输磁场强度数值和系统工作的状态。

本实用新型提供的这种柱塞检测装置能够准确检测到柱塞到达和跌落，同时具备逻辑输出功能、数字通讯功能；同时采用高灵敏度磁传感器作为检测元件，低功耗、数字化磁传感器控制器作为磁场转换器，低功耗微处理器作为中央处理器，数字化输出、使用方便快捷。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述磁传感器一6，磁传感器二7和磁传感器三8的型号均为KMY21；A/D转换电路2中的A/D型号为AD7799；微处理器3采用MSP430F1649型号；通讯模块4采用型号为RS485通讯模块；逻辑输出模块5可以采用DG3000逻辑输出模块或其它型号的逻辑输出模块。

该柱塞检测装置的检测方法，包括如下步骤：

1)通过自检测功能获得无柱塞情况下的磁场强度和有柱塞情况下的磁场强度；

2)实时测量需检测位置的磁场强度为；

3)判定：当满足时，判定为无柱塞情况；当满足时，判定为有柱塞情况；其中，为无柱塞阈值，为有柱塞阈值。

该发明通过安装在井口防喷管捕捉器附近的柱塞检测装置，检测气井开井生产过程中，柱塞到达井口时刻及柱塞跌落回井筒时刻，为柱塞制度的优化提供可靠的柱塞运行数据，为生产管理人员制定生产制度提供数据支撑，减少调试时间，能够更快的制定出合理的气井生产制度，提高柱塞运行的管理效率，为柱塞气举工艺的稳定运行提供技术保障；此柱塞检测装置已在30多口采用柱塞排水采气工艺的天然气生产井进行使用，经过2年多的实践检验，检测准确率达100%。

实施例3：

在实施例1和实施例2的基础上为了进一步说明本实用新型柱塞检测装置的检测效果，本实施例提供部分实际检测数据及其柱塞检测方法的应用实例。

由于采用三个磁传感器，且位置分布呈三维坐标系形式，因此磁场强度数据表达形式为（x，y，z）。

首先实际测得数据：防喷管内无柱塞时的磁场数据，防喷管内有柱塞时的磁场数据，令，，。柱塞从天然气生产井井底上升至接近防喷管到柱塞跌落回井筒的部分实测数据如表1所示。

表1：柱塞检测数据及其判别计算数据

从上述表1中，可明显看出：2013年5月17日 15:33:40以前柱塞一直未到达，直到此刻满足，于是依据本实用新型的柱塞检测方法，判定为柱塞到达；此后直至2013年5月17日 16:48:01柱塞一直停留在防喷管内；2013年5月17日 16:48:01以后满足，判定为柱塞跌落回井筒。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种柱塞检测装置，其特征在于：包括磁传感器组(1)、A/D转换电路(2)、微处理器(3)、通讯模块(4)、逻辑输出模块(5)；

所述磁传感器组(1)与A/D转换电路(2)的信号输入端联接，所述A/D转换电路(2)的信号输出端联接微处理器(3)的信号输入端；

所述微处理器(3)的信号输出端分别联接通讯模块(4)和逻辑输出模块(5)；

所述磁传感器组(1)由磁传感器一(6)，磁传感器二(7)和磁传感器三(8)组成；所述磁传感器三(8)，磁传感器二(7)和磁传感器一(6)的位置分布形成一个x、y、z三维坐标系；

所述A/D转换电路(2)包含磁传感器组(1)的驱动电路、信号处理电路、滤波电路和数据转换模块。

2.如权利要求1所述的柱塞检测装置，其特征在于：所述磁传感器一(6)，磁传感器二(7)和磁传感器三(8)的型号均为KMY21。

3.如权利要求1所述的柱塞检测装置，其特征在于：如权利要求1所述的柱塞检测装置，其特征在于：所述A/D转换电路(2)中的A/D型号为AD7799。

4.如权利要求1所述的柱塞检测装置，其特征在于：所述微处理器(3)采用MSP430F1649型号。

5.如权利要求1所述的柱塞检测装置，其特征在于：所述通讯模块(4)采用型号为RS485通讯模块。