CN2854079Y

CN2854079Y - 油水井地面综合测试仪

Info

Publication number: CN2854079Y
Application number: CNU2005201423368U
Authority: CN
Inventors: 柏小京; 张瑞华; 倪国强
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-12-06

Abstract

油水井地面综合测试仪，涉及一种油田生产中的油水井测试装置。其特征是：由主机和压力传感器、电量传感器、螺杆泵传感器、抽油机传感器及液面炮枪构成，主机的电路板上安装有微处理器、接口电路、无线数据接收电路、液面前置电路、键盘显示电路及电源电路，主机的外壳上装有键盘、显示器及各传感器接口。其有益之处是，实现了一台仪器同步测试抽油机井、螺杆泵井、注水井三大系统效率有关参数的目的。测量的数据准确，仪器的安全性，可操作性高，可以方便的将数据随时传输到计算机中，不需要携带计算机到现场，适合于油井野外的工作环境应用，体积小，重量只有1公斤左右，便于携带，成本低。适用于油田生产井的测试工作。

Description

油水井地面综合测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种油田生产中的油水井测试装置。

背景技术

在油田生产中，油水井的系统效率高低不仅反映了油井的技术经济运行指标，而且也综合反映了油田技术装备的配套水平和技术管理水平，因此要经常对油水井的系统效率进行测试、分析。为此常要测试出很多有关的参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数，以及抽油机的示功图、液面，螺杆泵的扭矩、载荷、转速、单井压力等参量，这就需要多种仪器，这些仪器有的是常规参数测试，有的是采用电参量测试，由于测试工艺所限，各个参数无法同步测试，而且需要测后的数据整合，测试工作量大，测量精度上不能保证，直接影响效率分析的最终结果。近两年虽有抽油机井系统效率测试仪、螺杆泵井系统效率测试仪、注水井系统效率测试仪等仪器，它们采用的都是数据采集器和计算机联合使用的方式，现场测试时需要专门的专业技术人员操作，测试过程比较复杂，测试系统的环境适应能力差，对于抽油机、螺杆泵、注水泵需要三种不同的仪器分别测试。测试系统大、操作麻烦，不适合推广到基层测试单位。测试出来的数据规格不尽相同，不能直接在计算机上使用，还需要进行数据整合，各种参数不但无法同步测试，测量精度也不能保证，因它们需要和计算机配合使用，对环境要求较高，不适合在野外的油井现场应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种操作简单、携带方便的油水井地面综合测试仪，实现多种类油水井多参数的集中测试。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的，一种油水井地面综合测试仪，由传感器和主机构成，主机由外壳及安装在外壳内的电路板构成，外壳上安装有按键，其特殊之处是：(1)传感器由压力传感器、电量传感器、螺杆泵传感器、抽油机传感器及液面炮枪构成，压力传感器、电量传感器、液面炮枪通过导线和主机相连接。(2)主机的电路板上安装有微处理器、接口电路、无线数据接收电路、液面前置电路、键盘显示电路及电源电路，接口电路包括TTL接口、可编程接口、USB接口和打印接口，键盘显示电路包括键盘、显示器、数据存储器和随机存储器，无线数据接收电路、TTL接口、可编程接口、USB接口、打印接口、键盘、显示器、数据存储器、随机存储器分别通过导线和微处理器相连接，液面前置电路通过模数转换芯片和微处理器相连接，电源通过导线分别和微处理器、液面前置电路、无线数据接收电路、接口电路、键盘显示电路相连接。

在上述技术解决方案中，其特殊之处之处还在于，(1)液面前置电路由运算放大器U1、U4、数字电位器U2、U3、滤波器U5、模数转换器U6、声波传感器插头CH0通过电阻、电容、导线和微处理器U7相连接组成。声波传感器插头CH0的脚1通过电容C1、电阻R2与运算放大器U1A的脚3连接，运算放大器U1A的脚1通过电容C3、C4与运算放大器U1B的脚6连接，运算放大器U1B的脚7与数字电位器U2、U3的脚3连接，数字电位器U2的脚5通过电阻R6、电容C6与运算放大器U1C的脚9连接，运算放大器U1C的脚8通过电阻R9、电容C8与滤波器U5的脚4连接，滤波器U5的脚24通过电阻R11与模数转换器U6的脚16连接，模数转换器U6的脚14-7依次和微处理器U7的脚52、54、56、58-61、64相连接。数字电位器U3的脚5通过电阻R12、电容C11与运算放大器U1D的脚13连接，运算放大器U1D的脚14通过电阻R14、电容C13与运算放大器U4的脚2连接，运算放大器U4的脚6通过电阻R17与模数转换器U6的脚17连接，高频增益按钮H1的一端与数字电位器U2的脚1连接，高频降低按钮H2的一端与数字电位器U2的脚2连接，低频增益按钮L1的一端与数字电位器U3的脚1连接，低频降低按钮L2的一端与数字电位器U3的脚2连接，压力传感器插头CH00的脚2和模数转换器U6的脚22连接。

(2)无线数据接收电路由微处理器U7、锁存器U10、从处理器U9、接收模块U8通过导线相连接组成。接收模块U8的脚2和从处理器U9的脚2连接，接收模块U8连接有接收天线，从处理器U9的脚12-19分别和锁存器U10的脚18一11连接，锁存器U10的脚2-9分别和微理器U7的脚36-39、41、43、45、47连接。

(3)接口电路由微处理器U7、可编程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、转换芯片U11、锁存器U12通过导线连接构成。可编程接口CH1的脚5、9、11、13分别和微处理器U7的脚7、20、16、6连接。锁存器U12的脚3、4、7、8、13、14、17、18分别和微处理器U7的脚52、54、56、58-61、64相连接，打印接口CH2的脚1、11分别和微处理器U7的脚31、18相连接，打印接口CH2的脚2-9脚分别和锁存器U12的脚2、5、6、9、12、15、16、19连接。USB接口CH3的脚2、3分别通过电阻R23、R51和微处理器U7的脚10、8连接。转换芯片U11的脚9、10分别和微处理器U7的脚75、77相连接，转换芯片U11的脚9、10分别和TTL接口CH4的脚1、2相连接。

(4)键盘显示电路由键盘K1-K16、锁存器U13、随机存储器U14、显示器U15、锁存器U16、U17、数据存储器U18、微处理器U7通过导线相连接组成。键盘K1-K16的一端接地，另一端分别顺序接锁存器U16、U17的脚18-11，锁存器U16、U17的脚2-9分别通过导线和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，显示器U15的脚6-13通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚13-21通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚12-5分别和锁存器U13的脚2、5、6、9、12、15、16、19相连接，随机存储器U14的脚3、4、23、25-28、31分别和微处理器U7的脚22、26、32、28、34、35、24、21相连接。锁存器U13的脚3、4、7、8、13、14、17、18通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47连接。数据存储器U18的脚15、16和微处理器U7的脚61连接，数据存储器U18的脚13、14分别和微处理器U7的脚60、64连接。

本实用新型有益之处是，(1)实现了一台仪器同步测试多种参数的目的。在该仪器中采用了双CPU并行运行，微处理器有线采集电参量和进行数据处理的模式，从处理器无线采集油井参量，很好的解决了多参量的同步采集问题，使用该仪器能够检测机电设备的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数，抽油机的示功图、液面，螺杆泵的扭矩、载荷、转速、单井压力等参量，按现场需要可实现同步多参数测试，还可进行示功图测试、环空液面测试及漏失测试，测试的数据曲线种类及测量精度符合规定的行业标准，适用于抽油机井、螺杆泵井、注水井三大系统效率测试，对于不同目标的测试只需要带一套仪器即可，能够满足油水井效率诊断要求。(2)由于设计了USB数据传输接口，因此可以方便的将数据随时传输到计算机中，系统既可以使用计算机在现场实时进行效率诊断，也可以集中测试后在室内进行数据处理和分析，十分灵活方便。(3)液面测量采用了数字带通滤波器，可以得到很好的节箍波形，能够准确的测量油井的液面深度，可消除因井况周期变化引起的异步测试产生的误差。抽油机效率测试是仪器自动按完整周期测试的，既减少了人为误差，又简化了操作过程。(4)由于具有显示窗口，可图文显示测试过程，最少键操作处理、高低压隔离测试工艺，使得仪器的安全性，可操作性高，适合基层工作人员应用。(5)由于该仪器采用智能测试仪和传感器测试相结合的方式，比以往的计算机、采集器和传感器相结合的方式的成本低。(6)体积小，重量轻。仪器主机实现了掌上型的设计要求，重量只有1公斤左右，便于携带。(7)采用有线传输和无线传输相结合的方法，减少了井场上的导线布置，导线断脱、老化、接触不良引起的故障，提高了测试操作的成功率。(8)利用该仪器可在油井现场直接采集数据，由于不需要携带计算机到现场，并按防尘防振要求设计，因此该仪器适合于油井野外的工作环境应用。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是本实用新型的液面前置电路图

图3是本实用新型的无线数据接收电路图。

图4是本实用新型的接口电路图。

图5是本实用新型的键盘显示电路图。

具体实施方式

运算放大器U1可选用LM124型号或LM224、LM324，运算放大器U4可选用型号0P-07或0P-27，滤波器U5选用MAX267型号，数字电位器U2、U3选X9511W，模数转换器U6选MAX197，微处理器U7选upsd3254a，接收模块U8选RX100，从处理器U9选2051，锁存器U10、U12、U16、U17选74245，转换芯片U11选MAX202，锁存器U13选74373，随机存储器U14选62256，显示器U15选320240，数据存储器U18选AT45DB321B。C1为106，C2为103，C3、C4为47u，C5为104，C6、C7、C8、C9为224，C10为104，C16为224，R1为304，R2、R16为104，R3、R4、R7、R9、R12、R14、R15为103，R5、R8、R13为204、R8、R6为502，R10为104，R11、R17为200。

将上述选用的运算放大器U1、U4、数字电位器U2、U3、滤波器U5、模数转换器U6、通过电阻、电容和导线和微处理器U7相连接，声波传感器插头CH0的脚1通过电容C1、电阻R2与运算放大器U1A的脚3连接，运算放大器U1A的脚1通过电容C3、C4与运算放大器U1B的脚6连接，运算放大器U1B的脚7与数字电位器U2、U3的脚3连接，数字电位器U2的脚5通过电阻R6、电容C6与运算放大器U1C的脚9连接，运算放大器U1C的脚8通过电阻R9、电容C8与滤波器U5的脚4连接，滤波器U5的脚24通过电阻R11与模数转换器U6的脚16连接，模数转换器U6的脚14-7依次和微处理器U7的脚52、54、56、58、59、60、61、64相连接。数字电位器U3的脚5通过电阻R12、电容C11与运算放大器U1D的脚13连接，运算放大器U1D的脚14通过电阻R14、电容C13与运算放大器U4的脚2连接，运算放大器U4的脚6通过电阻R17与模数转换器U6的脚17连接，高频增益按钮H1的一端与数字电位器U2的脚1连接，高频降低按钮H2的一端与数字电位器U2的脚2连接，低频增益按钮L1的一端与数字电位器U3的脚1连接，低频降低按钮L2的一端与数字电位器U3的脚2连接，压力传感器插头CH00的脚2和模数转换器U6的脚22连接，构成液面前置电路。

将上述选用的微处理器U7、锁存器U10、从处理器U9、接收模块U8通过导线相连接，接收模块U8的脚2和从处理器U9的脚2连接，接收模块U8连接有接收天线，从处理器U9的脚12、13、14、15、16、17、18、19分别和锁存器U10的脚18、17、16、15、14、13、12、11连接，锁存器U10的脚2、3、4、5、6、7、8、9分别和微处理器U7的脚36、37、38、39、41、43、45、47连接，构成无线数据接收电路。

将上述选用的微处理器U7、转换芯片U11、锁存器U12以及可编程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4通过导线连接，可编程接口CH1的脚5、9、11、13分别和微处理器U7的脚7、20、16、6连接。锁存器U12的脚3、4、7、8、13、14、17、18分别和微处理器U7的脚52、54、56、58、59、60、61、64相连接，打印接口CH2的脚1、11分别和微处理器U7的脚31、18相连接，打印接口CH2的脚2、3、4、5、6、7、8、9脚分别和锁存器U12的脚2、5、6、9、12、15、16、19连接。USB接口CH3的脚2、3分别通过电阻R23、R51和微处理器U7的脚10、8连接。转换芯片U11的脚9、10分别和微处理器U7的脚75、77连接。转换芯片U11的脚9、10分别和微处理器U7的脚75、77连接，TTL接口CH4的脚1、2分别和微处理器U7的脚75、77连接。为了更方便地和各种不同的计算机联结，还可再增加RS232接口CH5，将接口CH5的脚2、3与转换芯片U11的7、8连接，接口CH5的脚4和TTL接口CH4的脚3相连接，构成接口电路。

将上述选用的锁存器U13、随机存储器U14、显示器U15、锁存器U16、U17、数据存储器U18、微处理器U7及键盘K1-K16通过导线相连接，键盘K1-K16的一端接地，K1-K8的另一端顺序接锁存器U16的脚18、17、16、15、14、13、12、11，K9-K16的另一端顺序接锁存器U17的脚18、17、16、15、14、13、12、11，锁存器U16、U17的脚2、3、4、5、6、7、8、9分别通过导线和微处理器U7的脚36、37、38、39、41、43、45、47相连接，显示器U15的脚6-13通过导线分别和微处理器U7的脚36、37、38、39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚13、14、15、16、17、18、19、20、21通过导线分别和微处理器U7的脚36、37、38、39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚12、11、10、9、8、7、6、5分别和锁存器U13的脚2、5、6、9、12、15、16、19相连接，随机存储器U14的脚3、4、23、25、26、27、28、31分别和微处理器U7的脚22、26、32、28、34、35、24、21相连接。锁存器U13的脚3、4、7、8、13、14、17、18通过导线分别和微处理器U7的脚36、37、38、39、41、43、45、47连接。数据存储器U18的脚15、16和微处理器U7的脚61连接，数据存储器U18的脚13、14分别和微处理器U7的脚60、64连接，构成键盘显示电路。

本实用新型的电源使用可充电电池，采用1.2V×5节电池组，通过5V稳压模块与各个集成电路芯片标注+5的接点和VCC的端点相连接。

将各元件固定安装在电路板上，将电路板固定安装在主机的外壳内，将压力传感器插头CH00、声波传感器插头CH0、可编程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、键盘、显示器、接收天线等固定安装在外壳上，该仪器即组装完毕。

压力传感器采用JYB-KO-KAG型，通过导线和双芯插头连接。液面传感器采用TR-II型，通过导线和双芯插头连接。螺杆泵传感器：采用的是SM504A型载荷、扭矩、转速一体化传感器。抽油机传感器：采用BR-3型载荷、位移传感器。电量传感器：采用EDA9033型，通过导线和4芯插头与主机相连。使用该仪器测试时，首先将抽油机传感器安装在抽油机前端的悬绳器上，螺杆泵传感器安装在螺杆泵的减速机上，它们通过无线传输方式与主机连通。电量传感器的电压测试夹和电流测试钳按相序夹在电机动力线上，电量传感器通过导线和插头连接到主机外壳上的TTL接口CH4上。液面炮枪安装在油井的套管闸门上，通过导线和插头连接到主机外壳上的声波传感器插头CH0上。压力传感器安装在油井的出油闸门上，通过导线和插头连接到主机外壳上的压力传感器插头CH00上，就完成了测试前的准备工作了。

打开抽油机或螺杆泵传感器电源开关，传感器开始无线发送井况参量信号。将测试仪主机电源开启，通过菜单键盘进入测试操作，当抽油机旋转一个周期后即完成抽油机的测试。井况参量的信号通过无线电波发送到主机的无线接收模块U8，U8将信号送至从处理器U9，U9将串行接收到的井况信号整理成可识别的规范信号通过锁存器U10并行传给微处理器U7；电参量信号经TTL接口CH4送至微处理器U7，微处理器同步处理两路信号，合成为效率诊断所需的数据。压力信号通过电阻R19取样送至模数转换器U6，再传送到微处理器U7。测试后的结果按先前输入的井名保存。通过本实用新型的回放菜单可以使用激光或宽行打印机进行数据图表打印。使用本实用新型的通讯菜单可以与上位计算机进行数据通讯。

Claims

1、一种油水井地面综合测试仪，由传感器和主机构成，主机由外壳及安装在外壳内的电路板构成，外壳上安装有按键，其特征是：

①传感器由压力传感器、电量传感器、螺杆泵传感器、抽油机传感器及液面炮枪构成，压力传感器、电量传感器、液面炮枪通过导线和主机相连接；

②主机的电路板上安装有微处理器、接口电路、无线数据接收电路、液面前置电路、键盘显示电路及电源，接口电路包括TTL接口、可编程接口、USB接口和打印接口，键盘显示电路包括键盘、显示器、数据存储器和随机存储器，无线数据接收电路、TTL接口、可编程接口、USB接口、打印接口、键盘、显示器、数据存储器、随机存储器分别通过导线和微处理器相连接，液面前置电路通过模数转换芯片和微处理器相连接，电源通过导线分别和微处理器、液面前置电路、无线数据接收电路、接口电路、键盘显示电路相连接。

2、根据权利要求1所述的油水井地面综合测试仪，其特征是：

①液面前置电路由运算放大器U1、U4、数字电位器U2、U3、滤波器U5、模数转换器U6、声波传感器插头CH0通过电阻、电容、导线和微处理器U7相连接组成；声波传感器插头CH0的脚1通过电容C1、电阻R2与运算放大器U1A的脚3连接，运算放大器U1A的脚1通过电容C3、C4与运算放大器U1B的脚6连接，运算放大器U1B的脚7与数字电位器U2、U3的脚3连接，数字电位器U2的脚5通过电阻R6、电容C6与运算放大器U1C的脚9连接，运算放大器U1C的脚8通过电阻R9、电容C8与滤波器U5的脚4连接，滤波器U5的脚24通过电阻R11与模数转换器U6的脚16连接，模数转换器U6的脚14-7依次和微处理器U7的脚52、54、56、58-61、64相连接，数字电位器U3的脚5通过电阻R12、电容C11与运算放大器U1D的脚13连接，运算放大器U1D的脚14通过电阻R14、电容C13与运算放大器U4的脚2连接，运算放大器U4的脚6通过电阻R17与模数转换器U6的脚17连接，高频增益按钮H1的一端与数字电位器U2的脚1连接，高频降低按钮H2的一端与数字电位器U2的脚2连接，低频增益按钮L1的一端与数字电位器U3的脚1连接，低频降低按钮L2的一端与数字电位器U3的脚2连接，压力传感器插头CH00的脚2和模数转换器U6的脚22连接；

②无线数据接收电路由微处理器U7、锁存器U10、从处理器U9、接收模块U8通过导线相连接组成；接收模块U8的脚2和从处理器U9的脚2连接，接收模块U8连接有接收天线，从处理器U9的脚12-19分别和锁存器U10的脚18-11连接，锁存器U10的脚2-9分别和微理器U7的脚36-39、41、43、45、47连接；

③接口电路由微处理器U7、可编程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、转换芯片U11、锁存器U12通过导线连接构成；可编程接口CH1的脚5、9、11、13分别和微处理器U7的脚7、20、16、6连接，锁存器U12的脚3、4、7、8、13、14、17、18分别和微处理器U7的脚52、54、56、58-61、64相连接，打印接口CH2的脚1、11分别和微处理器U7的脚31、18相连接，打印接口CH2的脚2-9脚分别和锁存器U12的脚2、5、6、9、12、15、16、19连接，USB接口CH3的脚2、3分别通过电阻R23、R51和微处理器U7的脚10、8连接，转换芯片U11的脚9、10分别和微处理器U7的脚75、77连接，TTL接口CH4的脚1、2分别和微处理器U7脚的75、77连接；

④键盘显示电路曲键盘K1-K16、锁存器U13、随机存储器U14、显示器U15、锁存器U16、U17、数据存储器U18、微处理器U7通过导线相连接组成；键盘K1-K16的一端接地，另一端分别顺序接锁存器U16、U17的脚18-11，锁存器U16、U17的脚2-9分别通过导线和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，显示器U15的脚6-13通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚13-21通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47相连接，随机存储器U14的脚12-5分别和锁存器U13的脚2、5、6、9、12、15、16、19相连接，随机存储器U14的脚3、4、23、25-28、31分别和微处理器U7的脚22、26、32、28、34、35、24、21相连接，锁存器U13的脚3、4、7、8、13、14、17、18通过导线分别和微处理器U7的脚36-39、41、43、45、47连接，数据存储器U18的脚15、16和微处理器U7的脚61连接，数据存储器U18的脚13、14分别和微处理器U7的脚60、64连接。