專利名稱：采油井液面連續(xù)測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田作業(yè)工具，尤其是涉及一種用于對抽油 機井液面深度連續(xù)進行監(jiān)測的儀器。
技術背景抽油機井動液面深度是一個需要不斷測量的重要參數(shù)，目前在油 田開發(fā)測試領域中，對油井動液面進行監(jiān)測的儀器，主要為電子管回 聲儀和晶體管回聲儀。但采用這兩種儀器測量時存在如下缺陷由于 利用這兩種儀器進行測量，每測試一次油井動液面都需要人工拆卸井 口并裝置一次換聲彈，由此產生卸壓導致動液面發(fā)生變化，影響了測 量的準確度；此外，需要工人在現(xiàn)場長時間連續(xù)工作，勞動強度大， 費時費力，且測試數(shù)據(jù)量小，不能滿足對單井液面數(shù)據(jù)監(jiān)測分析的要 求。實用新型內容為了解決現(xiàn)有抽油井動液面測量技術中存在的利用現(xiàn)有儀器測 量不準確、費力費時的問題，本實用新型提供一種采油井液面連續(xù)測 試儀，該種采油井液面連續(xù)測試儀能夠實現(xiàn)對抽油井動液面的連續(xù)測 量，不需要拆卸井口，具有測量準確、高效，可實現(xiàn)連續(xù)測量的特點。本實用新型的技術方案是該種采油井液面連續(xù)測試儀，包括供 電電源、主要由磁力開關和微音器構成的氣動井口集成模塊以及主 機，其特征在于所述主機由置于儀器殼體內的電源輸入管理模塊、 CPU核心模塊、外部控制接口模塊、信號輸入與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲 模塊、顯示控制模塊、鍵盤接口、通訊接口、動態(tài)RAM、 A/D轉換模 塊組成。其中，所述CPU核心模塊由內置有程序的單片機BAC52、邏輯 芯片74HC373以及配套電路組成，復位管腳采用阻容復位電路，單 片機BAC52上的數(shù)據(jù)接口直接連接所述顯示控制模塊與動態(tài)RAM， 數(shù)據(jù)口通過邏輯電路74HC373及ALE信號，生成低8位地址，與數(shù) 據(jù)接口提供的高8位地址供所述顯示控制模塊及動態(tài)RAM地址選擇 用。所述電源輸入管理模塊的CPU控制信號輸入端連接至所述CPU核心模塊的電源控制信號輸出端，所述電源輸入管理模塊的主電源輸 入端作為弓I入供電電源的端口 ，所述電源輸入管理模塊的若干個不同 電壓等級的電源輸出端分別連接至主機內相應電壓等級的各個模塊的工作電源輸入端；所述顯示控制模塊由一個反向器和一組顯示控制接口構成，其中 反向器的輸出端作為向外接顯示器提供片選信號的輸出端，顯示控制 接口的信號輸入端直接與所述CPU核心模塊內的CPU數(shù)據(jù)總線相連， 由CPU控制并輸出顯示文本，所述顯示控制接口的信號輸出端作為 向外接顯示器提供顯示信號的輸出端；所述動態(tài)RAM的地址及數(shù)據(jù)總線均與所述CPU核心模塊內的CPU 總線直接連接；所述通訊接口由串行RY485與RY232兩路通訊模塊構成，與所 述CPU核心模塊內的轉換口相連；所述信號輸入與處理模塊由運放電路、帶通濾波電路組成，其運 放電路的輸入端連接至所述微音器的輸出端，接收所述微音器輸出的 液面波反射信號，其帶通濾波電路的輸出端連接至所述A/D轉換模塊 模擬信號輸入端；所述A/D轉換模塊由模數(shù)轉換器CLY75523及其配套電路組成， 其模擬信號輸入端接至所述信號輸入與處理模塊的模擬信號輸出端， 其數(shù)字信號輸出端連接至所述CPU核心模塊內的CPU數(shù)字信號輸入 端；所述外部控制接口模塊由磁力開關24V電平控制電路構成，其 控制信號輸入端接至所述CPU核心模塊內的高電平輸出端，控制信號 輸出端接至所述磁力開關的繼電器控制信號輸入端。本實用新型具有如下有益效果由于采取上述方案后，該儀器依 靠抽油井套管內氣壓膨脹發(fā)聲，主機通過磁力開關控制氣動井口集成 模塊內的發(fā)聲開關，在擊發(fā)后，微音器接收套管環(huán)空的液面反射波信 號，并轉變?yōu)殡娦盘査腿胫鳈C，經主機進行放大、濾波后，送給A/D 轉換器，再通過A/D轉換器傳遞給主機內的CPU模塊，在內置程序的
控制下CPU將采集到的反射波數(shù)據(jù)存在存儲區(qū)內，供計算動液面深度使用，由此實現(xiàn)了在不需要拆卸井口的情況下對抽油井動液面的連續(xù)測量。此外，在CPU核心模塊的作用下，測量精度大大提高。

圖1是本實用新型的組成示意圖。圖2是本實用新型中電源輸入管理模塊的電氣原理圖。圖3是本實用新型中顯示控制模塊的電氣原理圖。圖4是本實用新型中動態(tài)RAM的電氣原理圖。圖5是本實用新型中通訊接口的電氣原理圖。圖6是本實用新型中數(shù)據(jù)存儲模塊的電氣原理圖。圖7是本實用新型中A/D轉換模塊的電氣原理圖。圖8是本實用新型中信號輸入與處理模塊的電氣原理圖。圖9是本實用新型中時鐘模塊的電氣原理圖。圖IO是本實用新型中CPU核心模塊的電氣原理圖。圖11是本實用新型中外部控制接口的電氣原理圖。圖12是本實用新型中鍵盤接口的電氣原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖l所示，該種采油井液面連續(xù)測試儀，包括供電電源及氣動井口集成模塊以及主機。氣動井口集成模塊包括微音器、放氣閥、磁力開關、壓力傳感器等幾部分，是油田上己經廣泛使用的一種成熟的機械裝置。所述主機由置于儀器殼體內的電源輸入管理模塊、CPU核心模 塊、外部控制接口模塊、信號輸入與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示 控制模塊、鍵盤接口、通訊接口、動態(tài)RAM、 A/D轉換模塊以及時鐘 模塊組成，各模塊的電氣原理圖分別如圖2至圖12所示。其中，如圖10所述，CPU核心模塊由內置有程序的單片機 BAC52、邏輯芯片74HC373以及配套電路組成，復位管腳采用阻容 復位電路，單片機BAC52上的數(shù)據(jù)接口直接連接所述顯示控制模塊 與動態(tài)RAM，數(shù)據(jù)口通過邏輯電路74HC373及ALE信號，生成低8 位地址，與數(shù)據(jù)接口提供的高8位地址供所述顯示控制模塊及動態(tài)CPU核心模塊，用于在內置程序的作用下控制測 試動液面深度，輸出測試曲線及數(shù)據(jù)報告。所述電源輸入管理模塊的CPU控制信號輸入端連接至所述CPU 核心模塊的電源控制信號輸出端，所述電源輸入管理模塊的主電源輸 入端作為弓I入供電電源的端口 ，所述電源輸入管理模塊的若干個不同 電壓等級的電源輸出端分別連接至主機內相應電壓等級的各個模塊 的工作電源輸入端。如圖2所示，該模塊內外接電源輸入為+12V， 元件包括反向截止二極管，自恢復保護電阻Y920，降壓穩(wěn)壓元件 581Q、 SQIO、 9B1B，反向電壓輸出元件1CL7880S，經581Q穩(wěn)壓 輸出+3V電壓；經SQ10穩(wěn)壓輸出+5V電壓；經9B1B穩(wěn)壓模塊輸出 +5丫電壓；5V電壓經1CL7880S反向轉換后，輸出-5V電壓；土5V 電壓經過4個電阻分壓后輸出士2.5V電壓，供A/D轉換模塊內 CLY75523轉換模擬信號使用。所述顯示控制模塊由一個反向器和一組顯示控制接口構成，其中 反向器的輸出端作為向外接顯示器提供片選信號的輸出端，顯示控制 接口的信號輸入端直接與所述CPU核心模塊內的CPU數(shù)據(jù)總線相連， 由CPU控制并輸出顯示文本，所述顯示控制接口的信號輸出端作為 向外接顯示器提供顯示信號的輸出端。由圖3結合圖10可知，CPU 核心模塊內CPU的A15地址線經過反向器反向作為顯示屏片選信 號。所述動態(tài)RAM的地址及數(shù)據(jù)總線均與所述CPU核心模塊內的CPU 總線直接連接，如圖4所示。工作時CPU通過地址線選擇寫入地址， 數(shù)據(jù)線寫入或讀出數(shù)據(jù)。所述通訊接口由串行RY485與RY232兩路通訊模塊構成，與所 述CPU核心模塊內的轉換口相連。兩路模塊分別由+3V、十5V提供電 源。由圖5可知，RY232通訊模塊由一片WAY232芯片，4個電容， 4個歐姆保護電阻，2個靜電保護器，提供標準的串行232通訊轉換 接口。其輸入端與CPU的TYD、 RYD 口連接，輸出為標準RY232 接口。 RY485通訊模塊由一片4Q52芯片、 一片R51489芯片，4個 歐姆保護電阻組成，提供標準RY485通訊接口 。工作時所述CPU核 心模塊內的CPU接收來自上位計算機發(fā)出的232信號或485信號， 經轉換口生成TTL信號進入CPU的RYD， CPU根據(jù)接收到的指令 分析判斷，執(zhí)行相應的工作。經TYD管腳發(fā)送數(shù)據(jù)或處理有關事項。 所述數(shù)據(jù)存儲模塊其控制信號輸入端與所述CPU核心模塊內的 CPU數(shù)據(jù)存儲控制信號輸出端直接連接，其四根數(shù)據(jù)線與所述CPU 核心模塊內的CPU數(shù)據(jù)信號輸出端連接。由圖6可知，存儲芯片 SWOBVL1B1的寫保護引腳接+3V電源，不限制寫功能，可隨時寫 入數(shù)據(jù)。RST引腳接+3V電源，保持長工作狀態(tài)。ROY通過3K電 阻上拉，使模塊始終處于硬件空閑模式，由軟件控制識別忙于空閑方 式。所述信號輸入與處理模塊的作用在于接收來自于微音器的液面 反射波信號并傳遞給置于CPU核心模塊前的A/D轉換模塊，其電氣原 理圖如圖8所示。由運放電路、帶通濾波電路組成，其運放電路的輸 入端連接至所述微音器的輸出端，接收所述微音器輸出的液面波反射 信號，其帶通濾波電路的輸出端連接至所述A/D轉換模塊的模擬信號 輸入端。實際使用時，微音器信號通過信號電纜線接入到運放電路的 輸入端，微音器及其微弱信號被有限放大，經過兩個低頻隔直電容 CB后，濾出低頻信號及直流分量，再經過一個電阻及電容組成的濾 波電路濾除高頻信號，即保留了 0.5—50Hz的交流微音器信號通過， 濾波后的信號直接輸入到A/D轉換模塊。所述A/D轉換模塊由模數(shù)轉換器CLY75523及其配套電路組成， 如圖7所示。其模擬信號輸入端接至所述信號輸入與處理模塊的模擬 信號輸出端，其數(shù)字信號輸出端連接至所述CPU核心模塊內的CPU 數(shù)字信號輸入端。此模塊的作用在于將模擬信號轉換為16位數(shù)字信 號，提供給CPU，經CPU分析整理，形成液面測試曲線及液面相關 數(shù)據(jù)。CLY75523模擬電壓及參考電壓使用士2.5V供電，數(shù)字電壓由 +5V提供，芯片工作在雙極模式，放大器信號接入第一路模擬輸入端。所述外部控制接口模塊由磁力開關24V電平控制電路構成，如 圖11所示，其控制信號輸入端接至所述CPU核心模塊內的高電平輸 出端，控制信號輸出端接至所述磁力開關的繼電器控制信號輸入端。 其用于在CPU核心模塊的程序作用下啟動磁力開關控制抽油井套管 內的發(fā)聲開關發(fā)聲。
測量動液面深度時，本儀器由CPU核心模塊控制氣動集成模塊內的磁力開關控制套管內的發(fā)聲開關，在擊發(fā)后，微音器接收套管環(huán)空 的液面反射波信號，并轉變?yōu)殡娦盘枺腿胫鳈C后經信號輸入與處理模塊完成前端放大、濾波，再送給A/D轉換模塊，轉換成數(shù)字信號輸 送到CPU內，由其將采集到的反射波數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)存儲模塊內，供計 算動液面深度使用。并同時，在內置程序的作用下，CPU不斷地將 采集到的反射波數(shù)據(jù)存在存儲區(qū)內，從而連續(xù)計算出動液面深度，得 到動液面曲線。由此，實現(xiàn)了在不需要拆卸井口的情況下對抽油井動 液面的連續(xù)測量。此外，本儀器由于利用了具有較高精度的單片機， 在CPU核心模塊的作用下，使得測量精度大大提高。
權利要求1、一種采油井液面連續(xù)測試儀，包括供電電源、主要由磁力開關和微音器構成的氣動井口集成模塊以及主機，其特征在于所述主機由置于儀器殼體內的電源輸入管理模塊、CPU核心模塊、外部控制接口、信號輸入與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示控制模塊、鍵盤接口、通訊接口、動態(tài)RAM、A/D轉換模塊組成；其中，所述CPU核心模塊由內置有程序的單片機BAC52、邏輯芯片74HC373以及配套電路組成，復位管腳采用阻容復位電路，單片機BAC52上的數(shù)據(jù)接口直接連接所述顯示控制模塊與動態(tài)RAM，數(shù)據(jù)口通過邏輯電路74HC373及ALE信號，生成低8位地址，與數(shù)據(jù)接口提供的高8位地址供所述顯示控制模塊及動態(tài)RAM地址選擇用；所述電源輸入管理模塊的CPU控制信號輸入端連接至所述CPU核心模塊的電源控制信號輸出端，所述電源輸入管理模塊的主電源輸入端作為引入供電電源的端口，所述電源輸入管理模塊的若干個不同電壓等級的電源輸出端分別連接至主機內相應電壓等級的各個模塊的工作電源輸入端；所述顯示控制模塊由一個反向器和一組顯示控制接口構成，其中反向器的輸出端作為向外接顯示器提供片選信號的輸出端，顯示控制接口的信號輸入端直接與所述CPU核心模塊內的CPU數(shù)據(jù)總線相連，由CPU控制并輸出顯示文本，所述顯示控制接口的信號輸出端作為向外接顯示器提供顯示信號的輸出端；所述動態(tài)RAM的地址及數(shù)據(jù)總線均與所述CPU核心模塊內的CPU總線直接連接；所述通訊接口由串行RY485與RY232兩路通訊模塊構成，與所述CPU核心模塊內的轉換口相連；所述信號輸入與處理模塊由運放電路、帶通濾波電路組成，其運放電路的輸入端連接至所述微音器的輸出端，接收所述微音器輸出的液面波反射信號，其帶通濾波電路的輸出端連接至所述A/D轉換模塊模擬信號輸入端；所述A/D轉換模塊由模數(shù)轉換器CLY75523及其配套電路組成，其模擬信號輸入端接至所述信號輸入與處理模塊的模擬信號輸出端，其數(shù)字信號輸出端連接至所述CPU核心模塊內的CPU數(shù)字信號輸入端；所述外部控制接口模塊由磁力開關24V電平控制電路構成，其控制信號輸入端接至所述CPU核心模塊內的高電平輸出端，控制信號輸出端接至所述磁力開關的繼電器控制信號輸入端。
專利摘要一種采油井液面連續(xù)測試儀，主要解決現(xiàn)有儀器測量不準確、費力費時的問題，其特征在于所述主機由置于儀器殼體內的電源輸入管理模塊、CPU核心模塊、外部控制接口模塊、信號輸入與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示控制模塊、鍵盤接口、通訊接口、動態(tài)RAM、A/D轉換模塊組成，電源輸入管理模塊的電源輸出端分別連接至主機內相應電壓等級的各個模塊的工作電源輸入端，CPU核心模塊分別與主機內其余各個模塊相連接，外部控制接口模塊、信號輸入與處理模塊分別與磁力開關和微音器相連接。該測試儀能夠實現(xiàn)對抽油井動液面的連續(xù)測量，不需要拆卸井口，具有測量準確、高效，可實現(xiàn)連續(xù)測量的特點。
文檔編號E21B47/04GK201050359SQ200620123239
公開日2008年4月23日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權日2006年8月1日
發(fā)明者全亞麗, 孟慶濤, 董向軍, 郭俊敏, 高彥民 申請人:大慶油田有限責任公司