一種油水井監(jiān)測裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種油水井監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，該裝置包括水井傳感器、油井傳感器、參數(shù)監(jiān)測模塊和工頻通信模塊；所述水井傳感器與注水井依次相連；所述油井傳感器與抽油機(jī)依次相連；所述水井傳感器和油井傳感器與所述參數(shù)監(jiān)測模塊相連；所述參數(shù)監(jiān)測模塊與工頻通信模塊依次相連；所述參數(shù)監(jiān)測模塊由采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、第二微控單元、時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口組成；所述工頻通信模塊由第一微控單元、A/D電路、信號(hào)調(diào)理電路、過零檢測方波電路、電壓互感器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件組成；該實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測油井和水井的狀況，省去了人工抄表的麻煩。
【專利說明】一種油水井監(jiān)測裝置及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油田管理領(lǐng)域，具體涉及一種油水井監(jiān)測裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油井和注水井的管理是油田安全生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，井端各類電氣、機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)會(huì)直接影響到油田原油的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]大多數(shù)油井和注水井位置分散，且油井還處于野外露天環(huán)境，這使得油井和注水井的有效監(jiān)測十分困難。目前采用的人工抄表方式，定時(shí)檢查油井和水井的狀況，記錄油井的電氣和機(jī)械參數(shù)、水井的注水量和壓力值。然而由于有些注水井達(dá)不到配注要求或有些注水井注水過多，因而需要經(jīng)常調(diào)整注水壓力和注水量，這樣如果采用人工抄表的方式可能會(huì)需要頻繁多次的抄表工作。另外，油井大都分布在野外，且有時(shí)候由于偷油漏油的情況會(huì)對(duì)油井的電氣、機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)造成影響，因而依靠人工抄表的方式，難以對(duì)油井和注水井的運(yùn)行狀態(tài)做到精確的監(jiān)控。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種油水井監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測油井和水井的狀況，省去了人工抄表的麻煩。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種油水井監(jiān)測裝置，該裝置包括水井傳感器、油井傳感器、參數(shù)監(jiān)測模塊和工頻通信模塊；
[0007]所述水井傳感器與注水井依次相連；
[0008]所述油井傳感器與抽油機(jī)依次相連；
[0009]所述水井傳感器和油井傳感器與所述參數(shù)監(jiān)測模塊相連；
[0010]所述參數(shù)監(jiān)測模塊與工頻通信模塊依次相連；
[0011]所述參數(shù)監(jiān)測模塊由采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、第二微控單元、時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口組成；其中，所述采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和第二微控單元依次相連；所述第二微控單元分別與時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口相連；
[0012]所述工頻通信模塊由第一微控單元、A/D電路、信號(hào)調(diào)理電路、過零檢測方波電路、電壓互感器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件組成；其中，所述電壓互感器、過零檢測方波電路和第一微控單元依次相連；所述電壓互感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D電路和第一微控單元依次相連；所述第一微控單元與調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件和電壓互感器依次相連；所述調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件由脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻組成；其中，所述第一微控單元與脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻依次相連，所述電壓互感器與雙向可控硅相連。
[0013]其中，所述第一微控單元為型號(hào)MB91F467DB的芯片。
[0014]其中，所述第二微控單元為型號(hào)ATmegal28的芯片。[0015]一種基于所述油水井監(jiān)測裝置的油水井監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集中器、信息存儲(chǔ)器、一個(gè)以上的油水井監(jiān)測裝置和一個(gè)以上配電變壓器，其中每個(gè)油水井監(jiān)測裝置與對(duì)應(yīng)的配電變壓器相連，每個(gè)配電變壓器都與集中器相連，集中器與信息存儲(chǔ)器相連。
[0016]本實(shí)用新型至少具有如下的有益效果:
[0017]在本實(shí)用新型中，所述油水井監(jiān)測裝置可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測油井和水井的運(yùn)行狀況，省去了人工抄表的麻煩。
[0018]在本實(shí)用新型中，所述油水井監(jiān)測系統(tǒng)通過工頻通信技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲取油水井監(jiān)測裝置監(jiān)測的油水井運(yùn)行狀況參數(shù)，因而可以更方便對(duì)油井和水井制定管理措施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的油水井監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的工頻通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的參數(shù)監(jiān)測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的油水井監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0025]本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提出了一種油水井監(jiān)測裝置，參見圖1，該裝置包括:
[0026]水井傳感器、油井傳感器、參數(shù)監(jiān)測模塊和工頻通信模塊；
[0027]所述水井傳感器與注水井依次相連；
[0028]所述油井傳感器與抽油機(jī)依次相連；
[0029]所述水井傳感器和油井傳感器與所述參數(shù)監(jiān)測模塊相連；
[0030]所述參數(shù)監(jiān)測模塊與工頻通信模塊依次相連；
[0031]所述參數(shù)監(jiān)測模塊由采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、第二微控單元、時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口組成；其中，所述采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和第二微控單元依次相連；所述第二微控單元分別與時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口相連；
[0032]所述工頻通信模塊由第一微控單元、A/D電路、信號(hào)調(diào)理電路、過零檢測方波電路、電壓互感器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件組成；其中，所述電壓互感器、過零檢測方波電路和第一微控單元依次相連；所述電壓互感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D電路和第一微控單元依次相連；所述第一微控單元與調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件和電壓互感器依次相連；所述調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件由脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻組成；其中，所述第一微控單元與脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻依次相連，所述電壓互感器與雙向可控硅相連。
[0033]參數(shù)監(jiān)測模塊的功能是:一、采集與存儲(chǔ)；對(duì)于油井:同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路油壓、油井電氣參數(shù)的采集與存儲(chǔ)；對(duì)于水井:同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路流量和壓力的采集與存儲(chǔ)。二、與工頻通信模塊進(jìn)行通信；實(shí)時(shí)上傳已存儲(chǔ)的參數(shù)或者實(shí)時(shí)參數(shù)。
[0034]如圖2所示，參數(shù)監(jiān)測模塊的工作原理為:參數(shù)監(jiān)測模塊與油井、水井傳感器通過RS485通信接口相連接，例如，當(dāng)傳感器參數(shù)為4?20mA電流信號(hào)時(shí)，該信號(hào)通過RS485通信接口傳輸至信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路由采樣電阻，模擬開關(guān)及運(yùn)放阻抗變換電路構(gòu)成。攜帶參數(shù)信息的4?20mA電流信號(hào)首先經(jīng)由高精度的采樣電阻后，通過多路模擬開關(guān)，例如32路信號(hào)分時(shí)切換開關(guān)，轉(zhuǎn)化為采樣電壓信號(hào)，通過阻抗變換電路后由16位A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)被采集。參數(shù)監(jiān)測模塊內(nèi)的時(shí)鐘芯片負(fù)責(zé)校準(zhǔn)時(shí)間，片外存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)每日定時(shí)采集的數(shù)據(jù)。
[0035]參數(shù)監(jiān)測模塊與工頻通信模塊通過RS232接口連接，采取透明無加密方式進(jìn)行通信。
[0036]參數(shù)監(jiān)測模塊預(yù)留并設(shè)計(jì)了 RS485通信接口以能夠適應(yīng)于帶有485通信接口的數(shù)字式儀表，同時(shí)針對(duì)于目前數(shù)字式儀表廣泛采用的通信協(xié)議，設(shè)計(jì)了基于485通信方式的ModBus通信協(xié)議，使得在硬件上具有廣泛的適用范圍。
[0037]如圖3所示，所述工頻通信模塊由第一微控單元、A/D電路、信號(hào)調(diào)理電路、過零檢測方波電路、電壓互感器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件組成；工頻通信模塊的作用為:將來自參數(shù)監(jiān)測模塊的實(shí)時(shí)上傳的參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)制加載至工頻電壓波形傳輸至集中器。工頻通信模塊與參數(shù)管理匯接模塊通過RS232接口相連接。
[0038]工頻通信模塊的工作原理為:第一微控單元接收到來自參數(shù)監(jiān)測模塊的實(shí)時(shí)上傳的參數(shù)數(shù)據(jù)后，通過控制雙向可控硅產(chǎn)生畸變電流信號(hào)將參數(shù)信息向集中器發(fā)送。由于所述畸變信號(hào)能夠跨越變壓器長距離傳輸，油水井監(jiān)測裝置都安裝在變壓器低壓側(cè)，無須在IOkV線路加裝任何設(shè)備。調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件主要包括脈沖變壓器，雙向可控硅及調(diào)制電阻。由第一微控單元根據(jù)調(diào)制編碼在電壓信號(hào)過零前30°發(fā)出控制信號(hào)，脈沖變壓器接在第一微控單元與可控硅控制極之間，提高觸發(fā)控制功率，上行發(fā)送直接在220V電壓上接通，回路中需串聯(lián)大功率調(diào)制電阻，阻值的選取既要限制電流過大，以免對(duì)其他電氣設(shè)備造成不利影響，又要產(chǎn)生合適的畸變信號(hào)，以便于信號(hào)的檢測，通常可取I?2歐姆。
[0039]其中，所述第一微控單元為型號(hào)MB91F467DB的芯片。
[0040]其中，所述第二微控單元為型號(hào)ATmegal28的芯片。
[0041]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述油水井監(jiān)測裝置可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測油井和水井的運(yùn)行狀況，省去了人工抄表的麻煩。
[0042]本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例提出了一種基于所述油水井監(jiān)測裝置的油水井監(jiān)測系統(tǒng)，參見圖4,該系統(tǒng)包括:
[0043]集中器、信息存儲(chǔ)器、一個(gè)以上的油水井監(jiān)測裝置和一個(gè)以上配電變壓器，其中每個(gè)油水井監(jiān)測裝置與對(duì)應(yīng)的配電變壓器相連，每個(gè)配電變壓器都與集中器相連，集中器與信息存儲(chǔ)器相連。
[0044]集中器下發(fā)控制命令信號(hào)至各油水井監(jiān)測裝置，各油水井監(jiān)測裝置向集中器發(fā)送采集的參數(shù)信息，集中器與各油水井監(jiān)測裝置之間基于工頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息交換，通過在配電網(wǎng)電壓過零時(shí)刻的調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)通信，加載了參數(shù)信息的工頻信號(hào)通過電力線傳輸，能夠穿越配電變壓器，不用在高壓側(cè)安裝耦合設(shè)備，而集中器通過RS232接口將數(shù)據(jù)傳輸至信息存儲(chǔ)器進(jìn)行保存。
[0045]其中，集中器的控制指令加載于電力線電壓波形上傳輸至各油水井監(jiān)測裝置，各監(jiān)測裝置的工頻通信模塊通過電壓互感器將配電變壓器二次側(cè)的電氣量線性變換為安全的雙極性信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路處理后以供A/D電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。取相電壓作為電網(wǎng)電壓的同步信號(hào)，經(jīng)過過零檢測電路產(chǎn)生的方波信號(hào)送入第一微控單元作為與電網(wǎng)頻率同步的外部中斷信號(hào)源。第一微控單元采用時(shí)域差分算法將下行信號(hào)解調(diào)后發(fā)送至參數(shù)管理匯接模塊進(jìn)行參數(shù)采集。
[0046]本實(shí)用新型實(shí)施例所述油水井監(jiān)測系統(tǒng)通過工頻通信技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲取油水井監(jiān)測裝置監(jiān)測的油水井運(yùn)行狀況參數(shù)，因而可以更方便對(duì)油井和水井制定管理措施。
[0047]以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種油水井監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括水井傳感器、油井傳感器、參數(shù)監(jiān)測模塊和工頻通信模塊； 所述水井傳感器與注水井依次相連； 所述油井傳感器與抽油機(jī)依次相連； 所述水井傳感器和油井傳感器與所述參數(shù)監(jiān)測模塊相連； 所述參數(shù)監(jiān)測模塊與工頻通信模塊依次相連； 所述參數(shù)監(jiān)測模塊由采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、第二微控單元、時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口組成；其中，所述采樣電阻、多路模擬開關(guān)、阻抗變換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和第二微控單元依次相連；所述第二微控單元分別與時(shí)鐘芯片、片外存儲(chǔ)器和RS485接口相連； 所述工頻通信模塊由第一微控單元、A/D電路、信號(hào)調(diào)理電路、過零檢測方波電路、電壓互感器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件組成；其中，所述電壓互感器、過零檢測方波電路和第一微控單元依次相連；所述電壓互感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D電路和第一微控單元依次相連；所述第一微控單元與調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件和電壓互感器依次相連；所述調(diào)制驅(qū)動(dòng)器件由脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻組成；其中，所述第一微控單元與脈沖變壓器、雙向可控硅、調(diào)節(jié)電阻依次相連，所述電壓互感器與雙向可控硅相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一微控單元為型號(hào)MB91F467DB的-H-* I I心/T O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二微控單元為型號(hào)ATmegal28的芯片。
4.一種基于權(quán)利要求1所述油水井監(jiān)測裝置的油水井監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括集中器、信息存儲(chǔ)器、一個(gè)以上的油水井監(jiān)測裝置和一個(gè)以上配電變壓器，其中每個(gè)油水井監(jiān)測裝置與對(duì)應(yīng)的配電變壓器相連，每個(gè)配電變壓器都與集中器相連，集中器與信息存儲(chǔ)器相連。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK203796257SQ201420216062
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】曲瑩, 張淼鑫, 鄭惠萍, 王瑋茹, 楊蔚薇, 郝鑫杰, 劉新元, 薛敏, 張穎 申請(qǐng)人:國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院