油水井壓力流量

廊坊市藍(lán)德采油技術(shù)開發(fā)有限公司油水井壓力流量便攜式采集裝置及管理系統(tǒng)-1-油水井壓力流量便攜式采集裝置及管理系統(tǒng)（數(shù)字化井口）北戴河蘭德科技有限責(zé)任公司廊坊市藍(lán)德采油技術(shù)開發(fā)有限公司一、概述油田開發(fā)后期，尤其是高含水采油階段，取全取準(zhǔn)第一手資料對于油田開發(fā)具有十分重要的意義，目前，油田普遍采用雙防測壓表配合油、套壓防凍座來測取油、水井壓力；采用高壓干式注水表測量水井注水量。雙防測壓表在現(xiàn)場使用過程中存在的問題主要有：1、測量誤差大，測量精度有待于提高，目前油田普遍采用雙防測壓表精度均為1.5級，25MPa，2、雙防測壓表易于損壞，雙防測壓表雖然與傳統(tǒng)的彈簧管式壓力表性能上有所改進(jìn)，但由于測量原理的限制，損壞率較高；3、崗位員工錄取的油、水井油套壓資料不具有可追溯性；4、雙防測壓裝置液壓油的多少直接影響測量壓力值的準(zhǔn)確性.普通高壓干式注水表崗位員工測取的數(shù)據(jù)同樣不具有可追溯性,且維修和檢定周期短而頻繁。這些問題一直是困擾取全取準(zhǔn)油、水井壓力、水井注水量資料的難題。針對這一難題我廊坊市藍(lán)德采油技術(shù)開發(fā)有限公司、北戴河蘭德科技公司合作開發(fā)了油水井壓力、流量檢測裝置。該裝置不但實(shí)現(xiàn)了油水井取壓資料的可追溯性,提高了錄取資料的準(zhǔn)確性。而且實(shí)現(xiàn)了壓力、流量資料的一體化采集及數(shù)據(jù)傳輸和資料的微機(jī)化管理。解決了油水井資料錄取的不可追溯性難題。二、BZ6201油、水井資料錄取管理系統(tǒng)的基本原理BZ6201油水井資料錄取管理系統(tǒng)由壓力傳感器、流量表、BZ6201壓力、流量檢測儀、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等四部分組成。壓力傳感器、LD-M-50水表主要完成壓力、流量的信號變換和地址編碼；檢測儀對傳感器輸出的信號進(jìn)行采樣、保存，并通過RS232接口與微機(jī)通訊，把數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表生成，傳感器設(shè)置查詢、系統(tǒng)時(shí)間管理等功能。圖1油水井壓力流量檢測系統(tǒng)全套設(shè)施圖2現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集壓力傳感器外殼采用耐壓金屬材料制成,其結(jié)構(gòu)圖及安裝圖詳見：圖3、圖4；在注水井井口安裝圖詳見圖5。圖3壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖圖3壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖圖4圖4套管壓力傳感器安裝圖圖圖5油、泵壓傳感器井口安裝圖壓力傳感器采用壓敏電阻作為壓敏元件,經(jīng)檢測儀電源激勵(lì)產(chǎn)生小信號差動電壓,利用高精度.低漂移的放大器件,把輸入的差動電壓信號調(diào)理為4～20mA電流信號輸出：壓力傳感器的工作原理1、傳感器輸出兩組信號,分別為與壓力成正比的電流信號和按比率輸出的傳感器編碼頻率信號。壓敏電阻在感受壓力的狀態(tài)下,阻值發(fā)生變化,經(jīng)檢測儀激勵(lì)電源的激勵(lì),轉(zhuǎn)變成差動電壓信號,經(jīng)過V/I變換,輸出與壓力成正比的電流信號,激勵(lì)電源的電壓調(diào)節(jié)為12V,傳感器的輸出靈敏度調(diào)節(jié)為1mA/Mpa。傳感器的編碼信號采取等差的頻率輸出，考慮到傳感器的安全和可靠性,傳感器的安裝采用焊接方式,既將其保護(hù)殼焊接到被測部分的管壁上,內(nèi)部可與傳感器相通,既不易損壞,也不易丟失.流量檢測儀工作原理檢測儀采用新型低功耗單片機(jī)，芯片特點(diǎn)超低功耗，工作狀態(tài)電流僅為0.23mA，休眠狀態(tài)電流為0.8uA，采用四節(jié)七號電池可工作2年。采用磁感應(yīng)傳感器，可防止液體對流量表的腐蝕。采用FLASH存儲器數(shù)據(jù)掉電不丟失。通信采用與壓力傳感器相同接口便于手持儀表抄表。流量表輸出信號為數(shù)字信號，采用單總線非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。流量表采數(shù)通訊全過程:(1).流量表計(jì)數(shù)經(jīng)試驗(yàn)并根據(jù)磁通量相關(guān)參數(shù)得到相應(yīng)傳感線圈參數(shù),隨著渦輪旋轉(zhuǎn)磁力線不斷變化,線圈切割磁力線形成正弦波狀的電信號,峰值電壓約為300mv,信號引入比較器得到一定占空比的脈沖信號,單片機(jī)在上升沿觸發(fā)中斷,并累計(jì)中斷次數(shù),經(jīng)一定運(yùn)算可得累計(jì)流量值.瞬時(shí)流量是測量脈沖信號的周期來得到。瞬時(shí)與累計(jì)流量送液晶顯示的同時(shí)存儲到單片機(jī)內(nèi)部flash存儲器中,掉電不丟失。(2)流量儀（LD-M-50高壓注水表芯）的工作原理及特點(diǎn)：原理圖6如下圖6革新后的垂直隔離式高壓注水表機(jī)芯結(jié)構(gòu)(LD-M-50)LD-M-50高壓注水表芯的機(jī)芯主要由葉輪盒組件、葉輪組件、隔離套管組件和計(jì)數(shù)器組件4部分組成，其關(guān)鍵技術(shù)在于將計(jì)數(shù)器的檢測元件下移到葉輪的上部，并通過隔離套管將計(jì)數(shù)器的檢測元件與被測介質(zhì)隔離，取消了葉輪上部的傳動軸，使被測介質(zhì)中除了葉輪以外，沒有其他的轉(zhuǎn)動部件，并將所有的轉(zhuǎn)動部件置于動流區(qū)內(nèi)。該設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、改進(jìn)后的注水表葉輪、驅(qū)動磁鋼和葉輪軸一次注塑成型，確保水表的轉(zhuǎn)動部件的同心度。2、減少儀表內(nèi)部的轉(zhuǎn)動件，降低轉(zhuǎn)動部件的重心，提高儀表轉(zhuǎn)動部件的平衡性，減小儀表轉(zhuǎn)動部件的機(jī)械阻力。3、所有的轉(zhuǎn)動部件及定位軸承全部處于動流區(qū)內(nèi)，避免介質(zhì)中的各種雜質(zhì)和油污的沉積粘附，提高儀表的使用精度和使用壽命。流量表與手持儀表通訊<1>.先區(qū)分壓力還是流量方法:壓力與流量都是在電流信號上累加一連續(xù)脈沖信號,只是壓力的脈沖信號為連續(xù)信號,而流量在通訊開始1.2秒內(nèi)沒有脈沖信號,只有一些因端子接觸帶來的干擾。所以,開始1.2秒內(nèi)的脈沖遠(yuǎn)低于100hz的信號為流量,否則為壓力。壓力和流量信號,在手持表的前端改變?yōu)閴毫π盘?信號一路被隔直進(jìn)入比較器,一路被濾波進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器.流量信號完全是通過前一路進(jìn)入單片機(jī)的。<2>.當(dāng)判斷為流量后,開始傳流量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)包括:電池電量(1字節(jié)),表號(1字節(jié)),累計(jì)流量(4字節(jié)).傳輸2次,傳輸完畢兩次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,相同則為正確,否則提示重試。壓力信號:_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-壓力標(biāo)號疊加信號壓力電流值流量信號:_______1.2秒_______-_-_-_-_-_-流量數(shù)據(jù)3、壓力檢測儀(手持儀表)原理框圖見圖6取樣電阻取樣電阻濾波放大器CPU（ADUC812）計(jì)數(shù)器液晶顯示蜂鳴器存儲器RS232接口日歷解碼圖7壓力控測儀原理框圖傳感器輸出的電流信號作為檢測儀的輸入,經(jīng)取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號,分離出壓力信號和編碼信號。編碼頻率信號由ADUC812的計(jì)數(shù)器采樣計(jì)算,確定傳感器的號碼；壓力信號經(jīng)內(nèi)部的12位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號,根據(jù)當(dāng)前的時(shí)間和傳感器的號碼保存在存儲器中，并在液晶表頭顯示傳感器的號碼和壓力值，當(dāng)采集的信號有效時(shí)，蜂鳴器響，以提示現(xiàn)場操作員結(jié)束本次檢測。檢測儀通過RS232接口實(shí)現(xiàn)與采油隊(duì)計(jì)算機(jī)的通信,檢測儀的內(nèi)存為64K,以每口井3個(gè)測量點(diǎn)計(jì)算,600只號碼不同的傳感器可供200口井使用,可采集100天的數(shù)據(jù)。檢測儀的使用：檢測儀的上面板如圖8如示，其中有【復(fù)位】、【查詢】、【測量】鍵，操作這三鍵可以完成相應(yīng)的壓力、注量采集、查詢歷史數(shù)據(jù)等功能。圖8圖8上面板按此鍵消除儀表軟件故障（2）【查詢】鍵：一次按鍵，可瀏覽儀表內(nèi)當(dāng)日數(shù)據(jù)二次按鍵，退出瀏覽（3）【測量】鍵：一次按鍵，進(jìn)入測量狀態(tài)，此時(shí)可測量壓力或流量二次按鍵，退出測量狀態(tài)正常情況下，屏幕如圖8所示。中間顯示時(shí)間，左下角顯示電池電量。圖8.1開機(jī)屏圖8.2測量屏數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采油隊(duì)計(jì)算機(jī)與檢測儀的通信是雙向的。操作時(shí)將壓力流量檢測儀帶到機(jī)房,用RS232接口與計(jì)算機(jī)連接,數(shù)據(jù)的傳輸依計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令自動實(shí)現(xiàn).該系統(tǒng)具有以下功能:設(shè)置儀表參數(shù)傳感器安裝在井口后，將所有傳感器的號碼輸入到采油隊(duì)計(jì)算機(jī)，根據(jù)傳感器的編碼可以確定被測點(diǎn)的位置，并將這些編碼按井的序號傳送給手持儀表，因手持儀表內(nèi)的日歷時(shí)鐘以采油隊(duì)計(jì)算的時(shí)間為準(zhǔn)，在壓力檢測儀與計(jì)算機(jī)的每次通迅中自動校準(zhǔn)，修正儀表時(shí)間，避免了假資料的出現(xiàn)。獲得檢測結(jié)果現(xiàn)場崗位工人每天可將保存在檢測儀的數(shù)據(jù)上報(bào)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)以日期為序，按水井的序號創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫磁盤文件。儀表記錄清除記錄儀內(nèi)保存的數(shù)據(jù)只有通過軟件系統(tǒng)方能刪除。數(shù)據(jù)庫管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)采油隊(duì)計(jì)算機(jī)可以以年月日或油井井號為關(guān)鍵字，查詢油井的相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。三、BZ6201測量壓力、流量過程BZ6201檢測儀使用時(shí)，安裝好了充電電池和檢測表筆。在使用前，將傳感器的編碼信息寫入BZ6201檢測儀中，具體的操作如下：1、打開注水井管理軟件，輸入用戶和密碼，進(jìn)入主界面如圖9；圖9油田注水井壓力圖9油田注水井壓力﹑流量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2、卸下表筆，在該端口接上通信線與電腦RS232口相接，可直接實(shí)現(xiàn)與電腦的通信（不必操作手持儀表）；3、由電腦操作人員將傳感器的編碼信息從電腦寫入BZ6201檢測儀中：在分組中添加傳感器號，油井號及說明；圖10圖10添加傳感器寫入傳感器號等數(shù)據(jù)。（圖11）圖11傳感器編號錄入（3）、在通信過程中，液晶左上角的通信標(biāo)志亮，表示通信正常。通信完成后，由蜂鳴器響一聲提示錄入完成。若檢測儀管理的傳感器需要增加或減少，重新錄入編碼信息即可。（4）、測量數(shù)據(jù)，換上表筆編碼信息錄入完成后，即可用來測量，此時(shí)按【測量】鍵時(shí)，在液晶右下角顯示測量二字，如圖8，若沒有錄入編碼時(shí)按動此鍵，將顯示E—1，提示用戶沒有錄入編碼。當(dāng)顯示測量二字后，即可用來采集數(shù)據(jù)。此時(shí)將表筆對準(zhǔn)傳感器或水表中心，使表筆的兩極與其兩極可靠接觸，屏幕顯示檢測到的數(shù)據(jù)和此傳感器或水表的表號，相應(yīng)的在液晶的左下角分別顯示壓力/流量和表號的字樣（圖12）。當(dāng)檢測儀中存在所測傳感器或水表的編碼時(shí)，蜂鳴器響，壓力數(shù)據(jù)被保存在檢測儀內(nèi)；檢測儀中沒有該傳感器的信息時(shí)，蜂鳴器不響，壓力數(shù)據(jù)不被保存。圖12-1圖12-2（5）、若此時(shí)不使用測量儀，可再次按【測量】鍵退出檢測狀態(tài)，或等16秒自動退出，測量二字消失，此時(shí)手持儀表處于省電模式。檢測儀在正常狀態(tài)下，按【查詢】鍵進(jìn)入查詢狀態(tài)，此時(shí)液晶自動顯示當(dāng)天所存儲的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的表號，每組數(shù)據(jù)顯示大約8秒，而后蜂鳴器響一聲表示進(jìn)入下一組的查詢，如果某個(gè)傳感器沒有采集數(shù)據(jù)，則顯示“”，表示該傳感器沒有被采集。在查詢過程中，再次按【查詢】鍵可退出查詢狀態(tài)。蜂鳴器的功能是提示操作人員測試狀態(tài)，蜂鳴器響一聲時(shí)表示數(shù)據(jù)采集完成。蜂鳴器連續(xù)響兩聲時(shí)，提醒操作員存儲器將滿，只能再保存當(dāng)天所有測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，巡檢完畢后應(yīng)將歷史數(shù)據(jù)上報(bào)，并清空存儲器，以便第二天測量。蜂鳴器連續(xù)響三聲時(shí)，存儲器將滿，此時(shí)檢測的數(shù)據(jù)不被保存。（6）、通信功能①設(shè)置傳感器編碼②設(shè)置檢測儀內(nèi)部的日歷、時(shí)針。而后屏幕顯示當(dāng)前時(shí)間③將歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦④清除檢測儀內(nèi)的數(shù)據(jù)當(dāng)存儲區(qū)滿以后將歷史數(shù)據(jù)上報(bào)，將檢測儀與電腦連接，由程序員通過電腦完成。上所數(shù)據(jù)除了時(shí)間、壓力、流量基本參數(shù)外，還可以分析水表電池是否欠壓，提示用戶更換電池。此外上報(bào)的數(shù)據(jù)還可以形成數(shù)據(jù)報(bào)表，以便存儲或打印。上報(bào)完成后，要擦除存儲區(qū)數(shù)據(jù)，便于下次采集。四、壓力、流量檢測系統(tǒng)的檢定方法：（一）、壓力檢定方法1、加工一件活塞式壓力計(jì)