專(zhuān)利名稱(chēng)：駐井式井下壓力參數(shù)采集單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田生產(chǎn)及油藏模擬工程數(shù)據(jù)采集裝置，具體地說(shuō)，涉及一種機(jī)電一體化的由傳感器、傳送電纜和與計(jì)算機(jī)聯(lián)接的接口裝置組成的油井井下數(shù)據(jù)采集單元，屬于現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
在石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須隨時(shí)對(duì)油井、鉆機(jī)和地質(zhì)構(gòu)造等相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)不斷進(jìn)行采集、記錄和分析，作為油田規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和均衡生產(chǎn)的技術(shù)依據(jù)。而油井井下數(shù)據(jù)的采集是石油油藏儲(chǔ)量模擬工程的基礎(chǔ)，目前現(xiàn)有的油井測(cè)試記錄設(shè)備只能通過(guò)井口計(jì)量而解決井口數(shù)據(jù)的采集，對(duì)于油井井下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集無(wú)能為力，而且現(xiàn)有油藏模擬工程數(shù)據(jù)來(lái)自人工采錄，不能構(gòu)成一個(gè)完整的體系，這些對(duì)于全面開(kāi)發(fā)油田無(wú)疑增加了盲目性和非計(jì)劃性。而且，現(xiàn)有的測(cè)試裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴;其內(nèi)部裝配的各種參數(shù)誤差調(diào)整補(bǔ)償和自動(dòng)控制、傳輸、記錄和電子線(xiàn)路，使得儀器成本提高，調(diào)整和維護(hù)的工作量大，技術(shù)要求高，必須要由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)配合特種作業(yè)隊(duì)才能開(kāi)展工作。這樣，就很難在油井現(xiàn)場(chǎng)得到普及應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)井下壓力參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)定的數(shù)據(jù)采集單元，從而大大提高油藏模擬工程的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
本發(fā)明由傳感器、超低頻傳輸電纜和與傳感器相對(duì)應(yīng)的輸入模塊三部分組成，其中傳感器直接置于井下工作面，并通過(guò)超低頻電纜與井口上面相對(duì)應(yīng)的輸入模塊連接，而外型制成集成電路模式的輸入模塊插在位于油井附近的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面RTU中的插槽里，工業(yè)控制介面RTU則與能夠執(zhí)行全部規(guī)定采集操作控制和存儲(chǔ)相關(guān)的全部軟件的計(jì)算機(jī)(又稱(chēng)數(shù)據(jù)處理機(jī))相聯(lián)接。


圖1是本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的配置圖。圖中1是位于井下的壓力參數(shù)傳感器，在其外殼內(nèi)裝有一個(gè)受壓后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(qū)動(dòng)電路10，傳感器1又通過(guò)超低頻傳輸電纜2和插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面RTU4中的壓力輸入模塊3相連接，由此組成一個(gè)井下壓力參數(shù)采集單元。同樣，5是位于井下的溫度參數(shù)傳感器，它與壓力參數(shù)傳感器一樣都直接置于井下工作面上，它所敏感到的溫度參數(shù)也轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的模擬或數(shù)字電信號(hào)，同樣通過(guò)超低頻傳輸電纜2和插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制界面“RTU”4中的溫度輸入模塊6相連接，由此組成一個(gè)井下溫度參數(shù)采集單元。因?yàn)楣I(yè)控制界面RTU4通常就在油井的附近安置，所以，本發(fā)明稱(chēng)作駐井式井下壓力參數(shù)采集單元。工業(yè)控制介面4通過(guò)串行通訊接口與計(jì)算機(jī)7相連通。
本發(fā)明的工作原理是裝于井下需要監(jiān)測(cè)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(yīng)該不低于5MHZ，分頻器則可以是產(chǎn)生超低頻脈沖的＞＝2級(jí)分頻。當(dāng)石英晶體敏感元件受壓后其基振頻率就會(huì)增高，而其頻率的增量F應(yīng)與壓力成正比，經(jīng)分頻后的超低頻脈沖經(jīng)整形和驅(qū)動(dòng)后，由傳輸電纜把信號(hào)從井下傳到地面，接到插在工業(yè)控制界面RTU中的輸入模塊，組成井下壓力參數(shù)采集單元。通過(guò)RTU接至數(shù)據(jù)處理機(jī)，聯(lián)入油井?dāng)?shù)據(jù)綜合采錄系統(tǒng)裝置。另外，井下的溫度采集單元同樣將其敏感到的溫度參數(shù)，通過(guò)傳輸電纜傳到地面上的RTU和數(shù)據(jù)處理機(jī)，構(gòu)成井下溫度參數(shù)采集單元。由于在測(cè)試井下壓力參數(shù)的同時(shí)也將井下溫度實(shí)時(shí)采集，并由數(shù)據(jù)處理機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的軟件程序把由溫度引起的非線(xiàn)性影響進(jìn)行分析、修正和處理，從而得到更加精確的井下壓力數(shù)據(jù)，為整個(gè)油井的更好開(kāi)采地下油藏提供了有效的技術(shù)保證。
本發(fā)明的傳感器里只有一個(gè)敏感器件(如壓敏石英晶體)和其信號(hào)變換電路，利用當(dāng)代高度發(fā)達(dá)的半導(dǎo)體器件技術(shù)的高技術(shù)優(yōu)勢(shì)而全部加工成集成化的組件，器件性能相當(dāng)穩(wěn)定，沒(méi)有調(diào)整的電子線(xiàn)路和另部件，不需要安裝調(diào)校，大大提高了使用的可靠性和穩(wěn)定性，并有效提高了測(cè)試精度，還使設(shè)備的投資開(kāi)支大大減少，將通常因測(cè)試儀表昂貴而無(wú)法實(shí)現(xiàn)或推廣的采錄數(shù)據(jù)提供了機(jī)電一體化的工程實(shí)施條件，使得有可能為每口油井都配備相應(yīng)的井下壓力參數(shù)采集單元，為使油井始終處于最高效率的工作狀況提供了技術(shù)裝備的一個(gè)保證措施。另外，因信號(hào)已降為超低頻，近似于直流信號(hào)，使電纜的傳輸要求大大降低，這也是有利于提高測(cè)量精度和降低設(shè)備開(kāi)支。
再者，由于“機(jī)電一體化”概念已經(jīng)被普遍認(rèn)可和開(kāi)始具備實(shí)施的可能和條件。不久，計(jì)算機(jī)也要安裝到石油勘探鉆井的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)域，鉆井設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化將成為技術(shù)發(fā)展的必然。本發(fā)明的硬件配置就會(huì)成為整套鉆井機(jī)電裝備的有機(jī)組成部分，而其中的工業(yè)控制界面(RTU)和數(shù)據(jù)處理機(jī)(計(jì)算機(jī))是整個(gè)鉆井裝置所共享的，本發(fā)明的關(guān)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(duì)應(yīng)的輸入模塊組成的采集單元群作為數(shù)據(jù)處理機(jī)的外圍輸入裝置以及開(kāi)發(fā)相應(yīng)配套的調(diào)整、補(bǔ)償和記錄參數(shù)的應(yīng)用軟件包與綜合均衡的程序和數(shù)據(jù)。硬件配置化費(fèi)很少。
本發(fā)明充分運(yùn)用微電子技術(shù)和以微計(jì)算機(jī)為代表的信息產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采集單元機(jī)電一體化，采集單元只承擔(dān)敏感和傳遞基本物理參數(shù)，其他處理、調(diào)校等高級(jí)工作均由計(jì)算機(jī)和工業(yè)控制介面配合完成，使得硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，維護(hù)工作也顯著減少。而微機(jī)的工作特點(diǎn)使得測(cè)試能夠連續(xù)化、自動(dòng)化，并且消除了附加的溫度漂移引起的壓差變化，精度高，響應(yīng)快、耗能少，并具有“人工智能”管理的特性?？傊?，本發(fā)明為提高油藏儲(chǔ)量模擬工程的數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了一項(xiàng)機(jī)電一體化技術(shù)裝備措施，使油藏模擬工程的數(shù)據(jù)采集和整理擺脫了人工采錄的局限而構(gòu)成一個(gè)完整的體系。
權(quán)利要求
1.一種駐井式井下壓力參數(shù)采集單元，其特征是由傳感器、超低頻傳輸電纜和與傳感器相對(duì)應(yīng)的輸入模塊三部分組成，其中傳感器直接置于井下工作面并通過(guò)電纜與相對(duì)應(yīng)的輸入模塊連接，外型制成集成電路模式的輸入模塊插在位于鉆井附近的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制界面“RTU”中的插槽里。
2.如權(quán)利要求1所述的井下壓力參數(shù)采集單元，其特征是工業(yè)控制界面“RTU”與能夠執(zhí)行全部規(guī)定操作控制和存儲(chǔ)相應(yīng)的全部軟件的數(shù)據(jù)處理機(jī)相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的井下壓力參數(shù)采集單元，其特征是壓力傳感器是由封裝于殼體內(nèi)的一個(gè)受壓后能改變基振頻率的壓敏石英晶體，分頻器和整形驅(qū)動(dòng)電路所組成。
4.如權(quán)利要求1或3所述的井下壓力參數(shù)采集單元，其特征是壓力傳感器中的壓敏石英晶體的自然基振應(yīng)為不低于5M赫茲(HZ)，分頻器則為產(chǎn)生超低頻脈沖的＞＝2級(jí)分頻器。
全文摘要
一種機(jī)電一體化的駐井式井下壓力參數(shù)采集單元是在今后油田開(kāi)發(fā)系統(tǒng)共有的計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制界面等基礎(chǔ)上，再配置安裝于井下工作面的傳感器，傳輸電纜和相應(yīng)的插在控制界面里的輸入模塊等硬件與實(shí)時(shí)測(cè)試和控制的專(zhuān)用軟件而組成。使得實(shí)時(shí)采集井下壓力參數(shù)成為可能。使油藏模擬工程的數(shù)據(jù)采集和整理構(gòu)成一個(gè)完整體系，而且硬件配置標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和化費(fèi)少，不需專(zhuān)業(yè)人員維護(hù)，采錄數(shù)據(jù)能做到連續(xù)化、自動(dòng)化和智能化。
文檔編號(hào)G01L1/10GK1053293SQ90100048
公開(kāi)日1991年7月24日 申請(qǐng)日期1990年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月12日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請(qǐng)人:北京市西城新開(kāi)通用試驗(yàn)廠(chǎng)