过泵高低温直读监测系统

摘要

本发明提供了一种油田稠油、超稠油过泵加热采油井监测用的“过泵高低温直读监测系统”，该系统采用加热测试双功能电缆、井下电缆多项自动对接技术、温度压力传感器、井下无绝热数据采集传输、地面数据显示存储控制及室内分析等技术解决了加热测试同步进行，数据及时传输地面直读的问题，具有耐高温、节能、精度高、稳定性好等特点，可广泛用于油田稠油、超稠油过泵加热采油井的井下测试。

主权项

1、一种油田稠油、超稠油过泵加热采油井监测用的过泵 高低温直读监测系统，其特征在于： a、过泵高低温直读监测的构思及其监测系统：井下传感器 采集的温度、压力信号，经井下采集传输系统转换成数字信号， 再对其进行编码传输，传输信号经井下电缆连接器及加热测试双 功能电缆的测试线芯上传至地面，地面控制系统对其进行解码， 实现数据显示、IC卡存储，或由计算机直接读取测试数据；此 外，地面控制系统还通过电缆的测试线芯为井下系统加载电源； 温度压力传感器(8)井下数据采集传输系统(7)通过井下电缆 连接器(6)连接到空心抽油杆(4)最底端，加热测试双功能电 缆3从空心抽油杆(4)内孔下入，当加热测试双功能电缆(3) 下至空心抽油杆(4)底端时，固定在加热测试双功能电缆(3) 下端的电缆连接头(5)与井下电缆连接器(6)自动对接，电缆 加热线与空心抽油杆(4)形成回路实现电加热，同时，电缆测 试线和数据采集传输系统(7)连接，将井下温度压力数据传输 到地面数据显示、存储控制系统(1)中实现了过泵高低温直读 监测系统； b、加热测试双功能电缆：由数据采集传输系统(7)所采 集的测试信号经加热测试双功能电缆(3)上传至地面数据显示 存储控制系统(1)，在进行电加热的同时进行测试，测试信号的 传输采用载波技术，在一根芯线上实现供电与信号传输；在设计 加热测试双功能电缆(3)时采用同轴圆电缆，主要由加热线芯 和测试线芯组成，其结构由内向外依次为：加强钢丝内芯及铜质 信号线层(3.1)，耐温氟塑料绝缘层(3.2)，加热导体层(3.3)， 耐温氟塑料层和护套层(3.4)，测试线向井下测试系统加载电源 和向地面传输测试信号； c、井下电缆多项自动对接技术：它包括电缆连接头(5) 和井下电缆连接器(6)两部分，二者是同时实现加热和测试的 关键技术；井下电缆连接器(6)的下端连接数据采集传输系统 (7)及温度压力传感器(8)，其上端与空心抽油杆(4)相连， 在油井作业时连在环流泵空心尾杆下端，随空心抽油杆(4)下 入；电缆连接头(5)的主体(5.3)为锥形体，井下电缆连接器 (6)的主体(6.3)为内锥形孔，在双功能电缆(3)的重力作 用下两者形成可靠连接，加热测试双功能电缆(3)中的加热导 体层(3.3)经电缆连接头(5)的主体(5.3)与电缆连接器6的 主体(6.3)连接，由电缆连接器主体(6.3)与空心抽油杆(4) 相连，从而保证电缆加热导体与空心抽油杆(4)形成加热回路； 同时电缆连接头(5)上的触头(5.1)和井下电缆连接器(6) 中的测试线连接体(6.1)在弹簧(5.4)的作用下也形成可靠连 接，使得加热测试双功能电缆(3)的测试信号线(3.1)经触头 (5.1)井下电缆连接器(6)中的测试线连接体(6.1)与井下测 试系统导通；电缆连接头(5)的触头(5.1)外壁(5.2)和井下 电缆连接器(6)的测试线连接体(6.1)外壁(6.2)均为耐高温绝 缘氟塑料； d、温度压力传感器：它包括温度和压力传感器，感知测 试介质的温度压力，温度敏感元件是选择技术成熟性能可靠的 PT100铂电阻传感器，压力敏感元件是采用螺纹安装硅膜片压力 传感器，它以独特的集成电路敏感元件为特征，敏感元件中含有 一个小型的硅膜片，在其上面通过原子键合粘接上电气绝缘的压 阻式惠斯登电桥，根据硅叠芯片的性能，考虑到现场震动、冲击、 高温环境等因素，采用特殊的封装工艺；由于钛制隔离膜片可作 为硅压阻式力收集器和被敏感介质间的阻挡层，因此，该型号传 感器可以在具有高温、腐蚀及导电性介质的环境中使用，采用单 晶结构封装技术可使传感器每工作一年的漂移小于0.01％，由于 采用Nesson结构设计，使其能感受测量比较小的压力的同时， 又能在极高的压力峰值冲击下保护膜片不受损坏；压力传感器供 电是采用自适应技术，消除电源漂移给输入信号带来的误差； e、井下无绝热数据采集传输系统：该系统是负责将温度 压力传感器输出的信号转换成数字信号，完成测试数据的存储及 上传；微控制器(7.9)是该系统的核心，它将温度传感器(7.1) 和压力传感器(7.2)输出的电信号经A/D转换器(7.3)转换成 数字信号，井下温度压力的数字信号经编码器(7.4)、调制器(7.5) 及放大器(7.6)，送至隔离耦合器(7.7)，经电缆测试线芯上传 至地面控制系统，该系统应用数字载波技术，通过一根线芯实现 向下加载测试电源的同时上传测试信号；采用自刻度校正技术， 消除温度、放大倍数、电源漂移等影响，以保证该系统的精度， 信号传输应用抗误码技术，保证了信号传输的准确性； f、地面、数据显示存储控制及室内分析：地面数据显示 存储控制系统(1)除负责将井下上传来的测试数据进行解码显 示存储外，还负责对井下数据采集系统加载电源，其中微控制器 (1.4)负责井下测试系统电源的监测和调整控制，上传来的井 下温度压力信号经隔离耦合器(1.6)、均衡放大器(1.14)、解调 器(1.13)、解码器(1.12)后，与地面时间基准(1.5)提供的 时间信息进行数据合成，形成完整的测试数据，便于后续处理分 析；与时间信息合成的测试数据有三种输出方式可选择：一是测 试数据经过直接接口(1.15)，由地面数据读取设备(1.17)即地面 计算机直接读取存储；二是测试数据经过显示接口(1.10)后送至 数据显示面板(1.9)，在数据显示面板(1.9)上井下温度压力及 井下电源的电压等各参数轮流循环显示；三是测试数据经过存储 接口(1.8)后存入数据存储器(1.7)中，数据存储器(1.7)采用 油井IC卡存储技术将井下传送来的测试数据存储在IC卡中，可 根据测试井具体情况设置测试数据的存储时间间隔，存储时间间 隔设置由参数设置电路(1.3)完成。此外，该系统还根据测试的井 下温度数据控制变频加热电源开关(1.16)的开闭，实现节能。