CN214997493U - 一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置属于石油井下液位测量技术领域，目的在于解决现有技术存在的井下液面深度测量中声波反射发测量深度较低、液位测量精度较低、脉冲信号能量利用不足以及检测和处理方法灵敏度较低等问题。本实用新型包括均匀设置在碳纤维抽油杆上指定位置的n组测量单元、一个保护电阻以及单片机；每组测量单元至少包括一个设置在碳纤维抽油杆内部的磁性传感器以及一个套在碳纤维抽油杆上的磁性浮环，通过磁性浮环在碳纤维抽油杆上的运动控制磁性传感器的电路状态；n组测量单元内的n个磁性传感器以及保护电阻串联形成测量电路，测量电路外接单片机，通过单片机为测量电路提供电源并测量电流。
Description
技术领域
本实用新型属于石油井下液位测量技术领域，具体涉及一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置。
背景技术
在油田采油作业中，油井液面深度是油井的必测参数之一。根据井下液面深度确定的井内液柱高度，可以推算出油层压力的大小，以确定抽油井的生产能力，工作人员将可获知是否可从该油井采出更多的石油，选择抽油井最合理的生产方式。因此，井下液面深度的测量对掌握抽油井井下状况，加强对抽油井的科学管理，保障抽油井长期、高效、满负荷生产，提高经济效益，都具有重要的意义。
油田作业中，都应用井下液面监测技术。各油田普遍采用声波反射法，由位于井口的声波发生器(通常为特制的枪)所产生的声脉(爆炸声源)通过套管环隙内的气体向下传播，在向下传播的过程中，声脉冲遇到油管接箍和石油液面会向上反射，反射回来的回波由井口的声波接收器接收，最后送给滤波器、放大器和数据采集与处理系统进行处理。
目前，声波反射法主要缺陷在于液位测量深度较低、液位测量精度较低、脉冲信号能量利用不足、低频信号的接受，检测和处理方法灵敏度较低等问题。特别是对于深度超过2000米的抽油井，测量时井口发出的声脉冲波将杳无音信，而实际中不少抽油井的深度超过2000米，有的甚至超过5000米。随着油气资源的逐步减少，这一问题将日趋严重。因此，研究解决油井液面深度测量问题，对保障抽油井的长期、高效、满负荷生产等具有重要的意义。此外，随着油田数字化、智能化、自动化进程的推进，远程监控也成为必须。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，解决现有技术存在的井下液面深度测量中声波反射发测量深度较低、液位测量精度较低、脉冲信号能量利用不足、以及检测和处理方法灵敏度较低等问题。
为实现上述目的，本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置包括均匀设置在碳纤维抽油杆上指定位置的n组测量单元、设置在碳纤维抽油杆内部的一个保护电阻以及单片机；
每组所述测量单元至少包括一个设置在碳纤维抽油杆内部的磁性传感器以及一个套在所述碳纤维抽油杆上的磁性浮环，通过磁性浮环在碳纤维抽油杆上的运动控制磁性传感器的电路状态；
n组测量单元内的n个磁性传感器以及保护电阻串联形成测量电路，所述测量电路外接单片机，通过单片机为所述测量电路提供电源并测量电流。
每组所述测量单元还包括固定结构，所述固定结构包括两个设置在碳纤维抽油杆外圆柱面的固定卡环，所述磁性浮环位于两个固定卡环之间，所述磁性传感器位于两个固定卡环之间，靠近上方位置处。
所述磁性浮环为圆环结构上设置有磁铁。
所述磁性传感器包括并联的测量电阻和干簧管，通过磁性浮环在碳纤维抽油杆上的运动控制干簧管的闭合或断开。
所述n的取值范围为10～30。
所述测量电阻的电阻值为100Ω；所述保护电阻的电阻值为250Ω。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置通过碳纤维抽油杆带动在井中下降已知深度，原油的液位高度使进入液体中的测量单元的磁性浮环漂浮起来，使对应的干簧管即磁性开关原本的断开情况转为闭合，将与其并联的100Ω电阻短路，导致总电路中的电阻产生变化，最后在单片机系统中得出该情况下的电流，并以此推算出在该情况下的石油井下液位。
1、由于所述干簧管液位计为十组磁性传感器构成且可以根据实际情况添加磁性传感器，增加其放置密度，所以液位采集精度高；
2、由于碳纤维抽油杆为连续且抽油杆所能下入的深度均能采集，故液位采集距离长；
3、由于本实用新型的测量为电路系统，所以本技术可实现在线实时采集液位。传统液位测量采用的是离线式，获得的数据不是实时数据，误差大。
4、由于碳纤维抽油杆为连续，故有利于全面分析发现井下液位规律，从而井下液位数据量丰富。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置结构主视图；
图2为本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置的固定卡环结构示意图；
图3为本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置的磁性浮环结构示意图；
图4为本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置的磁性传感器示意图；
图5为本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置的电路结构图；
其中：1、碳纤维抽油杆，2、测量单元，201、固定卡环，202、干簧管，203、测量电阻，204、磁性浮环，205、磁性传感器，3、保护电阻，4、单片机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
参见附图1-附图5，本实用新型的一种基于碳纤维抽油杆1的石油井下液位测量装置包括均匀设置在碳纤维抽油杆1上指定位置的n组测量单元2、设置在碳纤维抽油杆1内部的一个保护电阻3以及单片机4；
每组所述测量单元2至少包括一个设置在碳纤维抽油杆1内部的磁性传感器205以及一个套在所述碳纤维抽油杆1上的磁性浮环204，通过磁性浮环204在碳纤维抽油杆1上的运动控制磁性传感器205的电路状态；
n组测量单元2内的n个磁性传感器205以及保护电阻3串联形成测量电路，所述测量电路与单片机4相连，通过单片机4为所述测量电路提供电源并使用单片机编程程序测量电流。
每组所述测量单元2还包括固定结构，所述固定结构包括两个设置在碳纤维抽油杆1外圆柱面的固定卡环201，所述磁性浮环204位于两个固定卡环201之间，所述磁性传感器205位于两个固定卡环201之间，靠近上方位置处。
所述磁性浮环204为圆环结构上设置有磁铁。
所述磁性传感器205包括并联的测量电阻203和干簧管202，通过磁性浮环204在碳纤维抽油杆1上的运动控制干簧管202的闭合或断开。使用铜导线串联连接每组测量单元2，埋设在碳纤维杆内部，所述保护电阻3串联在总测量电路外，用于保护电路，控制其电流变化，埋设在碳纤维杆内部。
所述n的取值范围为10～30，本实施例n的取值为10。
所述测量电阻203的电阻值为100Ω；所述保护电阻3的电阻值为250Ω。
所述磁性浮环204可在原油的浮力下自由上下移动。
所述干簧管202为一磁性开关，是一个通过所施加的磁场操作的电开关。由两片磁簧片，通常由铁和镍这两种金属所组成的密封在玻璃管内。两片磁簧片呈重迭状，但中间间隔有一小空隙，外来适当的磁场将会使两片磁簧片接触。当外来磁场时将使两片磁簧片接触，进而导通。一旦磁体被拉到远离开关，磁簧开关将返回到其原来的位置。
使用时，将碳纤维抽油杆1插入开采井下，处于液面下方的各个磁性浮环204均在原油的浮力下浮起，使位于碳纤维抽油杆1内部对应的的磁性传感器205处于磁场环境下，此时该磁性传感器205内部的干簧管202闭合，使与其并联的测量电阻203短路，回路中的电阻值减少，电流增大。液面上方的各个磁性浮标因没有受到原油的浮力，没有漂浮，干簧管202处于断开状态，电阻连接在电路中。因为每个磁性传感器205和固定卡环201均等距离放置，有预定高度，同时已知碳纤维抽油杆1下降深度，所以可以通过该环境下的电流大小推算出当前的石油井下液位高度，并在单片机上显示出来。相邻两组固定结构之间间隔一定距离，根据测量的精度要求，调整该距离。
Claims (6)
1.一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，包括均匀设置在碳纤维抽油杆(1)上指定位置的n组测量单元(2)、设置在碳纤维抽油杆(1)内部的一个保护电阻(3)以及单片机(4)；
每组所述测量单元(2)至少包括一个设置在碳纤维抽油杆(1)内部的磁性传感器(205)以及一个套在所述碳纤维抽油杆(1)上的磁性浮环(204)，通过磁性浮环(204)在碳纤维抽油杆(1)上的运动控制磁性传感器(205)的电路状态；
n组测量单元(2)内的n个磁性传感器(205)以及保护电阻(3)串联形成测量电路，所述测量电路与单片机(4)，通过单片机(4)为所述测量电路提供电源并测量电流。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，每组所述测量单元(2)还包括固定结构，所述固定结构包括两个设置在碳纤维抽油杆(1)外圆柱面的固定卡环(201)，所述磁性浮环(204)位于两个固定卡环(201)之间，所述磁性传感器(205)位于两个固定卡环(201)之间，靠近上方位置处。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，所述磁性浮环(204)为圆环结构上设置有磁铁。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，所述磁性传感器(205)包括并联的测量电阻(203)和干簧管(202)，通过磁性浮环(204)在碳纤维抽油杆(1)上的运动控制干簧管(202)的闭合或断开。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，所述n的取值范围为10～30。
6.根据权利要求4所述的一种基于碳纤维抽油杆的石油井下液位测量装置，其特征在于，所述测量电阻(203)的电阻值为100Ω；所述保护电阻(3)的电阻值为250Ω。
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