高溫集成井下溫度壓力測量系統的製作方法

2023-09-19 19:46:10

本發明涉及一種檢測與控制系統，特別是涉及油田井下注採領域以及地質井下測控領域中對溫度與壓力的檢測與控制系統。

背景技術：

目前國內外在高溫高壓油氣田開發方面都處於起步發展的階段，對國內外石油企業都是一個巨大的挑戰。位於北海挪威一側海域的古德龍高溫高壓氣田，1975年發現後長時間擱置，一直到近幾年才投入開發，2014年4月才正式生產。可見存在一定難度。隨著世界油氣勘探走向深海，越來越多的海上高溫高壓油氣田將被發現，這片新興「處女地」也將成為各國比拼實力、展示技術的大舞臺。相比陸地，海上高溫高壓氣田受平臺空間等多重因素的影響與限制，開發難度更大。海上常規氣田的壓力係數在1.0之間，而東方13區油氣藏的壓力係數達到1.8-2.1，井底溫度在150℃以上，可見開發難度之大。在開採石油的過程中，井下的溫度和壓強是必不可少的測量參數，準確的井下溫度和壓強測量對於油井監測等都具有十分重要的意義。本領域人員都知道，油田投產後，隨著開採時間的增長，油層壓力不斷下降，地下原油大量脫氣，粘度增加，油井產量逐漸減少，甚至會停噴停產。為了彌補原油採出後所造成的地下虧空，保持或提高油層壓力，實現油田高產穩產，行之有效的方法是利用注水井把水(或者氣)注入油層，以補充和保持油(或者氣)層壓力。然而採取這些操作時一定要在對井下條件有全面了解之後才能進行。尤其是對溫度與壓力情況的了解與掌握尤為重要。在傳統的井溫與壓力測量過程中，一般使用紅外測溫儀、紅外熱成像儀、溫度傳感器陣列等。由於井下環境惡劣溫度高，現有測試儀器無法承受150℃以上較大高溫，勢必產生測試誤差，且存在電路結構分散、體積大、集成度與智能化程度低、可靠性差、維修困難的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種高溫集成井下溫度壓力測量系統，以實現井下200℃高溫惡劣環境下溫度與壓力的檢測，同時解決傳統測試儀器電路結構分散、體積大、集成度與智能化程度低、可靠性差、維修困難的問題。

本發明是利用藍寶石高溫高精度溫度傳感器與壓力傳感器，將所述高溫高精度溫度傳感器與壓力傳感器的傳感信號分別送入放大調理單元，對溫度與壓力變化情況下的模擬電壓信號進行濾波、放大、補償再接入中央處理單元，由中央處理單元進行數字轉換後接入高溫存儲單元中記錄存儲，並與高溫高精度溫度傳感器、供電單元構成的高溫測控系統以及數據通訊接口、燒寫口共同組成一高溫集成獨立晶片實現的。

所述的放大調理單元是將所述高溫高精度溫度傳感器與壓力傳感器的模擬電壓信號分別經過壓保護、濾波放大、放大整形、巴特沃斯濾波或者濾波放大、放大整形、巴特沃斯濾波、過壓保護的順序處理步驟處理後送入中央處理單元。

所述的供電單元，是將雙電池提供的7.2v和3.6v電源，轉換成5v和2.5v，且輸出端採用放大器閉環反饋方式對其進行耐高溫補償，使供電單元輸出保持在精度±0.0005v穩定值範圍內。

本發明由於採取了高溫集成獨立晶片構成的高溫測控系統，加上高溫高精度溫度、壓力傳感器的有機結合，徹底改變了傳統測試儀器電路結構分散、體積大、集成度與智能化程度低、可靠性差、維修困難的狀況，使高溫井下溫度與壓力測量成為現實。它整體耐溫耐壓外殼封裝，保證在惡劣環境中一次下井就能完成對不同深度的溫度和壓強的測量、存儲和處理，而且由於設置了耐高溫補償的供電電源和傳感器結構，使系統能確保測量精度直接進入油層中進行測量，省去了中間的傳輸介質，以避免造成不必要的失真。井上控制部分和手持終端則實現了信息的對接、處理及存儲，能夠精確地對溫度及壓強進行準確測量。並具有發明構思獨特、結構設計合理、使用方便靈活、適宜行業推廣等優點。

附圖說明

圖1為本發明的電路結構示意圖；

圖2為放大調理單元結構示意圖。

具體實施方式

由圖1-圖2所示本發明的高溫集成井下溫度壓力測量系統是一個以藍寶石為敏感元件的高溫高精度壓力傳感器1和一個高溫測控系統加上數據通訊接口、燒寫口共同組成的高溫集成獨立晶片構成。其中所述的高溫測控系統是將高溫高精度溫度傳感器與壓力傳感器2、1（以下簡稱溫度傳感器與壓力傳感器）的傳感信號即模擬電壓信號分別送入放大調理單元3、放大調理單元3′，對溫度與壓力變化情況下的模擬電壓進行濾波、放大、補償再接入中央處理單元4，由中央處理單元4進行數字轉換後接入高溫存儲單元5中記錄存儲，並與溫度傳感器2、供電單元6構成。所述的放大調理單元3、放大調理單元3′是將所述溫度傳感器2與壓力傳感器1的模擬電壓信號分別經濾波放大8、放大整形9、巴特沃斯濾波10、過壓保護7的順序處理步驟對其進行阻容濾波放大、差分放大方式進行後級濾波整形，由巴特沃斯濾波濾消除幹擾噪聲，再經過壓補償送入中央處理單元4。所述的供電單元6是由雙電池提供的7.2v和3.6v直流電壓，且輸出採用放大器閉環反饋方式實現供電電源6的耐高溫補償，使供電單元輸出保持在穩定值範圍內。確保供電單元6輸出標準5v和2.5v電壓，精度±0.0005v。分別供給壓力傳感器1、溫度傳感器2、放大調理單元3、放大調理單元3′和中央處理單元4。所述的高溫測控系統中所有構件均為耐高溫結構並與數據通訊接口、燒寫口設在同一基板上高度集成為一獨立晶片。

安裝時，將壓力傳感器1與高溫集成獨立晶片上的高溫測控系統相連接，且整體置於外部密封探管內。

工作時，本發明可隨鋼絲下至井下，溫度傳感器2、壓力傳感器1將井下溫度、壓力信號採集，分別經放大調理單元3、3′處理後至中央處理單元4，通過存儲單元5將數據存儲，最終通過通訊接口傳至計算機進行數據處理，生成壓力曲線、溫度時間曲線等，同時，計算機根據採集數據，生成測井數據並進行分析，本發明實現了高溫環境下的井下壓恢、靜壓等數據採集。具備各口井的數據記憶，數據回放、綜合參數評定等多種參數的優化和智能分析。本發明的軟體系統採用數字濾波處理，傳感器校準係數上位機自動擬合，自動數據生成。