駐井式井下壓力參數採集單元的製作方法

2023-10-18 18:12:39 1

專利名稱：駐井式井下壓力參數採集單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田生產及油藏模擬工程數據採集裝置，具體地說，涉及一種機電一體化的由傳感器、傳送電纜和與計算機聯接的接口裝置組成的油井井下數據採集單元，屬於現代測試技術領域。
在石油勘探開發過程中，必須隨時對油井、鑽機和地質構造等相關的各項參數不斷進行採集、記錄和分析，作為油田規劃、開發和均衡生產的技術依據。而油井井下數據的採集是石油油藏儲量模擬工程的基礎，目前現有的油井測試記錄設備只能通過井口計量而解決井口數據的採集，對於油井井下數據的實時採集無能為力，而且現有油藏模擬工程數據來自人工採錄，不能構成一個完整的體系，這些對於全面開發油田無疑增加了盲目性和非計劃性。而且，現有的測試裝置設備結構複雜，造價昂貴;其內部裝配的各種參數誤差調整補償和自動控制、傳輸、記錄和電子線路，使得儀器成本提高，調整和維護的工作量大，技術要求高，必須要由專業技術人員到現場配合特種作業隊才能開展工作。這樣，就很難在油井現場得到普及應用。
本發明的目的是提供一種能夠實現井下壓力參數的實時測定的數據採集單元，從而大大提高油藏模擬工程的數據質量。
本發明由傳感器、超低頻傳輸電纜和與傳感器相對應的輸入模塊三部分組成，其中傳感器直接置於井下工作面，並通過超低頻電纜與井口上面相對應的輸入模塊連接，而外型製成集成電路模式的輸入模塊插在位於油井附近的標準工業控制介面RTU中的插槽裡，工業控制介面RTU則與能夠執行全部規定採集操作控制和存儲相關的全部軟體的計算機(又稱數據處理機)相聯接。


圖1是本發明硬體結構系統的配置圖。圖中1是位於井下的壓力參數傳感器，在其外殼內裝有一個受壓後能改變基振頻率的壓敏石英晶體8-敏感器件、分頻器9和整形驅動電路10，傳感器1又通過超低頻傳輸電纜2和插在標準工業控制介面RTU4中的壓力輸入模塊3相連接，由此組成一個井下壓力參數採集單元。同樣，5是位於井下的溫度參數傳感器，它與壓力參數傳感器一樣都直接置於井下工作面上，它所敏感到的溫度參數也轉變為相應的模擬或數字電信號，同樣通過超低頻傳輸電纜2和插在標準工業控制界面「RTU」4中的溫度輸入模塊6相連接，由此組成一個井下溫度參數採集單元。因為工業控制界面RTU4通常就在油井的附近安置，所以，本發明稱作駐井式井下壓力參數採集單元。工業控制介面4通過串行通訊接口與計算機7相連通。
本發明的工作原理是裝於井下需要監測部位的壓力傳感器中的壓敏石英晶體敏感元件，其自然基振頻率應該不低於5MHZ，分頻器則可以是產生超低頻脈衝的＞＝2級分頻。當石英晶體敏感元件受壓後其基振頻率就會增高，而其頻率的增量F應與壓力成正比，經分頻後的超低頻脈衝經整形和驅動後，由傳輸電纜把信號從井下傳到地面，接到插在工業控制界面RTU中的輸入模塊，組成井下壓力參數採集單元。通過RTU接至數據處理機，聯入油井數據綜合採錄系統裝置。另外，井下的溫度採集單元同樣將其敏感到的溫度參數，通過傳輸電纜傳到地面上的RTU和數據處理機，構成井下溫度參數採集單元。由於在測試井下壓力參數的同時也將井下溫度實時採集，並由數據處理機內儲存的軟體程序把由溫度引起的非線性影響進行分析、修正和處理，從而得到更加精確的井下壓力數據，為整個油井的更好開採地下油藏提供了有效的技術保證。
本發明的傳感器裡只有一個敏感器件(如壓敏石英晶體)和其信號變換電路，利用當代高度發達的半導體器件技術的高技術優勢而全部加工成集成化的組件，器件性能相當穩定，沒有調整的電子線路和另部件，不需要安裝調校，大大提高了使用的可靠性和穩定性，並有效提高了測試精度，還使設備的投資開支大大減少，將通常因測試儀表昂貴而無法實現或推廣的採錄數據提供了機電一體化的工程實施條件，使得有可能為每口油井都配備相應的井下壓力參數採集單元，為使油井始終處於最高效率的工作狀況提供了技術裝備的一個保證措施。另外，因信號已降為超低頻，近似於直流信號，使電纜的傳輸要求大大降低，這也是有利於提高測量精度和降低設備開支。
再者，由於「機電一體化」概念已經被普遍認可和開始具備實施的可能和條件。不久，計算機也要安裝到石油勘探鑽井的現場作業區域，鑽井設備實現機電一體化將成為技術發展的必然。本發明的硬體配置就會成為整套鑽井機電裝備的有機組成部分，而其中的工業控制界面(RTU)和數據處理機(計算機)是整個鑽井裝置所共享的，本發明的關健是只要配置安裝在井下工作面的傳感器、超低頻傳輸電纜和與傳感器相對應的輸入模塊組成的採集單元群作為數據處理機的外圍輸入裝置以及開發相應配套的調整、補償和記錄參數的應用軟體包與綜合均衡的程序和數據。硬體配置化費很少。
本發明充分運用微電子技術和以微計算機為代表的信息產業的高技術優勢，採集單元機電一體化，採集單元只承擔敏感和傳遞基本物理參數，其他處理、調校等高級工作均由計算機和工業控制介面配合完成，使得硬體結構大大簡化，維護工作也顯著減少。而微機的工作特點使得測試能夠連續化、自動化，並且消除了附加的溫度漂移引起的壓差變化，精度高，響應快、耗能少，並具有「人工智慧」管理的特性。總之，本發明為提高油藏儲量模擬工程的數據質量提供了一項機電一體化技術裝備措施，使油藏模擬工程的數據採集和整理擺脫了人工採錄的局限而構成一個完整的體系。
權利要求
1.一種駐井式井下壓力參數採集單元，其特徵是由傳感器、超低頻傳輸電纜和與傳感器相對應的輸入模塊三部分組成，其中傳感器直接置於井下工作面並通過電纜與相對應的輸入模塊連接，外型製成集成電路模式的輸入模塊插在位於鑽井附近的標準工業控制界面「RTU」中的插槽裡。
2.如權利要求1所述的井下壓力參數採集單元，其特徵是工業控制界面「RTU」與能夠執行全部規定操作控制和存儲相應的全部軟體的數據處理機相連接。
3.如權利要求1所述的井下壓力參數採集單元，其特徵是壓力傳感器是由封裝於殼體內的一個受壓後能改變基振頻率的壓敏石英晶體，分頻器和整形驅動電路所組成。
4.如權利要求1或3所述的井下壓力參數採集單元，其特徵是壓力傳感器中的壓敏石英晶體的自然基振應為不低於5M赫茲(HZ)，分頻器則為產生超低頻脈衝的＞＝2級分頻器。
全文摘要
一種機電一體化的駐井式井下壓力參數採集單元是在今後油田開發系統共有的計算機、工業控制界面等基礎上，再配置安裝於井下工作面的傳感器，傳輸電纜和相應的插在控制界面裡的輸入模塊等硬體與實時測試和控制的專用軟體而組成。使得實時採集井下壓力參數成為可能。使油藏模擬工程的數據採集和整理構成一個完整體系，而且硬體配置標準化、通用化和化費少，不需專業人員維護，採錄數據能做到連續化、自動化和智能化。
文檔編號G01L1/10GK1053293SQ90100048
公開日1991年7月24日 申請日期1990年1月12日 優先權日1990年1月12日
發明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗廠