專利名稱：油水井地面綜合測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田生產中的油水井測試裝置。
背景技術：
在油田生產中，油水井的系統效率高低不僅反映了油井的技術經濟運行指標，而且也綜合反映了油田技術裝備的配套水平和技術管理水平，因此要經常對油水井的系統效率進行測試、分析。為此常要測試出很多有關的參數，如電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數，以及抽油機的示功圖、液面，螺桿泵的扭矩、載荷、轉速、單井壓力等參量，這就需要多種儀器，這些儀器有的是常規參數測試，有的是采用電參量測試，由于測試工藝所限，各個參數無法同步測試，而且需要測后的數據整合，測試工作量大，測量精度上不能保證，直接影響效率分析的最終結果。近兩年雖有抽油機井系統效率測試儀、螺桿泵井系統效率測試儀、注水井系統效率測試儀等儀器，它們采用的都是數據采集器和計算機聯合使用的方式，現場測試時需要專門的專業技術人員操作，測試過程比較復雜，測試系統的環境適應能力差，對于抽油機、螺桿泵、注水泵需要三種不同的儀器分別測試。測試系統大、操作麻煩，不適合推廣到基層測試單位。測試出來的數據規格不盡相同，不能直接在計算機上使用，還需要進行數據整合，各種參數不但無法同步測試，測量精度也不能保證，因它們需要和計算機配合使用，對環境要求較高，不適合在野外的油井現場應用。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種操作簡單、攜帶方便的油水井地面綜合測試儀，實現多種類油水井多參數的集中測試。
本實用新型的技術解決方案是這樣實現的，一種油水井地面綜合測試儀，由傳感器和主機構成，主機由外殼及安裝在外殼內的電路板構成，外殼上安裝有按鍵，其特殊之處是(1)傳感器由壓力傳感器、電量傳感器、螺桿泵傳感器、抽油機傳感器及液面炮槍構成，壓力傳感器、電量傳感器、液面炮槍通過導線和主機相連接。(2)主機的電路板上安裝有微處理器、接口電路、無線數據接收電路、液面前置電路、鍵盤顯示電路及電源電路，接口電路包括TTL接口、可編程接口、USB接口和打印接口，鍵盤顯示電路包括鍵盤、顯示器、數據存儲器和隨機存儲器，無線數據接收電路、TTL接口、可編程接口、USB接口、打印接口、鍵盤、顯示器、數據存儲器、隨機存儲器分別通過導線和微處理器相連接，液面前置電路通過模數轉換芯片和微處理器相連接，電源通過導線分別和微處理器、液面前置電路、無線數據接收電路、接口電路、鍵盤顯示電路相連接。
在上述技術解決方案中，其特殊之處之處還在于，(1)液面前置電路由運算放大器U1、U4、數字電位器U2、U3、濾波器U5、模數轉換器U6、聲波傳感器插頭CH0通過電阻、電容、導線和微處理器U7相連接組成。聲波傳感器插頭CH0的腳1通過電容C1、電阻R2與運算放大器U1A的腳3連接，運算放大器U1A的腳1通過電容C3、C4與運算放大器U1B的腳6連接，運算放大器U1B的腳7與數字電位器U2、U3的腳3連接，數字電位器U2的腳5通過電阻R6、電容C6與運算放大器U1C的腳9連接，運算放大器U1C的腳8通過電阻R9、電容C8與濾波器U5的腳4連接，濾波器U5的腳24通過電阻R11與模數轉換器U6的腳16連接，模數轉換器U6的腳14-7依次和微處理器U7的腳52、54、56、58-61、64相連接。數字電位器U3的腳5通過電阻R12、電容C11與運算放大器U1D的腳13連接，運算放大器U1D的腳14通過電阻R14、電容C13與運算放大器U4的腳2連接，運算放大器U4的腳6通過電阻R17與模數轉換器U6的腳17連接，高頻增益按鈕H1的一端與數字電位器U2的腳1連接，高頻降低按鈕H2的一端與數字電位器U2的腳2連接，低頻增益按鈕L1的一端與數字電位器U3的腳1連接，低頻降低按鈕L2的一端與數字電位器U3的腳2連接，壓力傳感器插頭CH00的腳2和模數轉換器U6的腳22連接。
(2)無線數據接收電路由微處理器U7、鎖存器U10、從處理器U9、接收模塊U8通過導線相連接組成。接收模塊U8的腳2和從處理器U9的腳2連接，接收模塊U8連接有接收天線，從處理器U9的腳12-19分別和鎖存器U10的腳18一11連接，鎖存器U10的腳2-9分別和微理器U7的腳36-39、41、43、45、47連接。
(3)接口電路由微處理器U7、可編程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、轉換芯片U11、鎖存器U12通過導線連接構成。可編程接口CH1的腳5、9、11、13分別和微處理器U7的腳7、20、16、6連接。鎖存器U12的腳3、4、7、8、13、14、17、18分別和微處理器U7的腳52、54、56、58-61、64相連接，打印接口CH2的腳1、11分別和微處理器U7的腳31、18相連接，打印接口CH2的腳2-9腳分別和鎖存器U12的腳2、5、6、9、12、15、16、19連接。USB接口CH3的腳2、3分別通過電阻R23、R51和微處理器U7的腳10、8連接。轉換芯片U11的腳9、10分別和微處理器U7的腳75、77相連接，轉換芯片U11的腳9、10分別和TTL接口CH4的腳1、2相連接。
(4)鍵盤顯示電路由鍵盤K1-K16、鎖存器U13、隨機存儲器U14、顯示器U15、鎖存器U16、U17、數據存儲器U18、微處理器U7通過導線相連接組成。鍵盤K1-K16的一端接地，另一端分別順序接鎖存器U16、U17的腳18-11，鎖存器U16、U17的腳2-9分別通過導線和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，顯示器U15的腳6-13通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳13-21通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳12-5分別和鎖存器U13的腳2、5、6、9、12、15、16、19相連接，隨機存儲器U14的腳3、4、23、25-28、31分別和微處理器U7的腳22、26、32、28、34、35、24、21相連接。鎖存器U13的腳3、4、7、8、13、14、17、18通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47連接。數據存儲器U18的腳15、16和微處理器U7的腳61連接，數據存儲器U18的腳13、14分別和微處理器U7的腳60、64連接。
本實用新型有益之處是，(1)實現了一臺儀器同步測試多種參數的目的。在該儀器中采用了雙CPU并行運行，微處理器有線采集電參量和進行數據處理的模式，從處理器無線采集油井參量，很好的解決了多參量的同步采集問題，使用該儀器能夠檢測機電設備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數，抽油機的示功圖、液面，螺桿泵的扭矩、載荷、轉速、單井壓力等參量，按現場需要可實現同步多參數測試，還可進行示功圖測試、環空液面測試及漏失測試，測試的數據曲線種類及測量精度符合規定的行業標準，適用于抽油機井、螺桿泵井、注水井三大系統效率測試，對于不同目標的測試只需要帶一套儀器即可，能夠滿足油水井效率診斷要求。(2)由于設計了USB數據傳輸接口，因此可以方便的將數據隨時傳輸到計算機中，系統既可以使用計算機在現場實時進行效率診斷，也可以集中測試后在室內進行數據處理和分析，十分靈活方便。(3)液面測量采用了數字帶通濾波器，可以得到很好的節箍波形，能夠準確的測量油井的液面深度，可消除因井況周期變化引起的異步測試產生的誤差。抽油機效率測試是儀器自動按完整周期測試的，既減少了人為誤差，又簡化了操作過程。(4)由于具有顯示窗口，可圖文顯示測試過程，最少鍵操作處理、高低壓隔離測試工藝，使得儀器的安全性，可操作性高，適合基層工作人員應用。(5)由于該儀器采用智能測試儀和傳感器測試相結合的方式，比以往的計算機、采集器和傳感器相結合的方式的成本低。(6)體積小，重量輕。儀器主機實現了掌上型的設計要求，重量只有1公斤左右，便于攜帶。(7)采用有線傳輸和無線傳輸相結合的方法，減少了井場上的導線布置，導線斷脫、老化、接觸不良引起的故障，提高了測試操作的成功率。(8)利用該儀器可在油井現場直接采集數據，由于不需要攜帶計算機到現場，并按防塵防振要求設計，因此該儀器適合于油井野外的工作環境應用。
圖1是本實用新型的原理方框圖。
圖2是本實用新型的液面前置電路圖圖3是本實用新型的無線數據接收電路圖。
圖4是本實用新型的接口電路圖。
圖5是本實用新型的鍵盤顯示電路圖。
具體實施方式
運算放大器U1可選用LM124型號或LM224、LM324，運算放大器U4可選用型號0P-07或0P-27，濾波器U5選用MAX267型號，數字電位器U2、U3選X9511W，模數轉換器U6選MAX197，微處理器U7選upsd3254a，接收模塊U8選RX100，從處理器U9選2051，鎖存器U10、U12、U16、U17選74245，轉換芯片U11選MAX202，鎖存器U13選74373，隨機存儲器U14選62256，顯示器U15選320240，數據存儲器U18選AT45DB321B。C1為106，C2為103，C3、C4為47u，C5為104，C6、C7、C8、C9為224，C10為104，C16為224，R1為304，R2、R16為104，R3、R4、R7、R9、R12、R14、R15為103，R5、R8、R13為204、R8、R6為502，R10為104，R11、R17為200。
將上述選用的運算放大器U1、U4、數字電位器U2、U3、濾波器U5、模數轉換器U6、通過電阻、電容和導線和微處理器U7相連接，聲波傳感器插頭CH0的腳1通過電容C1、電阻R2與運算放大器U1A的腳3連接，運算放大器U1A的腳1通過電容C3、C4與運算放大器U1B的腳6連接，運算放大器U1B的腳7與數字電位器U2、U3的腳3連接，數字電位器U2的腳5通過電阻R6、電容C6與運算放大器U1C的腳9連接，運算放大器U1C的腳8通過電阻R9、電容C8與濾波器U5的腳4連接，濾波器U5的腳24通過電阻R11與模數轉換器U6的腳16連接，模數轉換器U6的腳14-7依次和微處理器U7的腳52、54、56、58、59、60、61、64相連接。數字電位器U3的腳5通過電阻R12、電容C11與運算放大器U1D的腳13連接，運算放大器U1D的腳14通過電阻R14、電容C13與運算放大器U4的腳2連接，運算放大器U4的腳6通過電阻R17與模數轉換器U6的腳17連接，高頻增益按鈕H1的一端與數字電位器U2的腳1連接，高頻降低按鈕H2的一端與數字電位器U2的腳2連接，低頻增益按鈕L1的一端與數字電位器U3的腳1連接，低頻降低按鈕L2的一端與數字電位器U3的腳2連接，壓力傳感器插頭CH00的腳2和模數轉換器U6的腳22連接，構成液面前置電路。
將上述選用的微處理器U7、鎖存器U10、從處理器U9、接收模塊U8通過導線相連接，接收模塊U8的腳2和從處理器U9的腳2連接，接收模塊U8連接有接收天線，從處理器U9的腳12、13、14、15、16、17、18、19分別和鎖存器U10的腳18、17、16、15、14、13、12、11連接，鎖存器U10的腳2、3、4、5、6、7、8、9分別和微處理器U7的腳36、37、38、39、41、43、45、47連接，構成無線數據接收電路。
將上述選用的微處理器U7、轉換芯片U11、鎖存器U12以及可編程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4通過導線連接，可編程接口CH1的腳5、9、11、13分別和微處理器U7的腳7、20、16、6連接。鎖存器U12的腳3、4、7、8、13、14、17、18分別和微處理器U7的腳52、54、56、58、59、60、61、64相連接，打印接口CH2的腳1、11分別和微處理器U7的腳31、18相連接，打印接口CH2的腳2、3、4、5、6、7、8、9腳分別和鎖存器U12的腳2、5、6、9、12、15、16、19連接。USB接口CH3的腳2、3分別通過電阻R23、R51和微處理器U7的腳10、8連接。轉換芯片U11的腳9、10分別和微處理器U7的腳75、77連接。轉換芯片U11的腳9、10分別和微處理器U7的腳75、77連接，TTL接口CH4的腳1、2分別和微處理器U7的腳75、77連接。為了更方便地和各種不同的計算機聯結，還可再增加RS232接口CH5，將接口CH5的腳2、3與轉換芯片U11的7、8連接，接口CH5的腳4和TTL接口CH4的腳3相連接，構成接口電路。
將上述選用的鎖存器U13、隨機存儲器U14、顯示器U15、鎖存器U16、U17、數據存儲器U18、微處理器U7及鍵盤K1-K16通過導線相連接，鍵盤K1-K16的一端接地，K1-K8的另一端順序接鎖存器U16的腳18、17、16、15、14、13、12、11，K9-K16的另一端順序接鎖存器U17的腳18、17、16、15、14、13、12、11，鎖存器U16、U17的腳2、3、4、5、6、7、8、9分別通過導線和微處理器U7的腳36、37、38、39、41、43、45、47相連接，顯示器U15的腳6-13通過導線分別和微處理器U7的腳36、37、38、39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳13、14、15、16、17、18、19、20、21通過導線分別和微處理器U7的腳36、37、38、39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳12、11、10、9、8、7、6、5分別和鎖存器U13的腳2、5、6、9、12、15、16、19相連接，隨機存儲器U14的腳3、4、23、25、26、27、28、31分別和微處理器U7的腳22、26、32、28、34、35、24、21相連接。鎖存器U13的腳3、4、7、8、13、14、17、18通過導線分別和微處理器U7的腳36、37、38、39、41、43、45、47連接。數據存儲器U18的腳15、16和微處理器U7的腳61連接，數據存儲器U18的腳13、14分別和微處理器U7的腳60、64連接，構成鍵盤顯示電路。
本實用新型的電源使用可充電電池，采用1.2V×5節電池組，通過5V穩壓模塊與各個集成電路芯片標注+5的接點和VCC的端點相連接。
將各元件固定安裝在電路板上，將電路板固定安裝在主機的外殼內，將壓力傳感器插頭CH00、聲波傳感器插頭CH0、可編程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、鍵盤、顯示器、接收天線等固定安裝在外殼上，該儀器即組裝完畢。
壓力傳感器采用JYB-KO-KAG型，通過導線和雙芯插頭連接。液面傳感器采用TR-II型，通過導線和雙芯插頭連接。螺桿泵傳感器采用的是SM504A型載荷、扭矩、轉速一體化傳感器。抽油機傳感器采用BR-3型載荷、位移傳感器。電量傳感器采用EDA9033型，通過導線和4芯插頭與主機相連。使用該儀器測試時，首先將抽油機傳感器安裝在抽油機前端的懸繩器上，螺桿泵傳感器安裝在螺桿泵的減速機上，它們通過無線傳輸方式與主機連通。電量傳感器的電壓測試夾和電流測試鉗按相序夾在電機動力線上，電量傳感器通過導線和插頭連接到主機外殼上的TTL接口CH4上。液面炮槍安裝在油井的套管閘門上，通過導線和插頭連接到主機外殼上的聲波傳感器插頭CH0上。壓力傳感器安裝在油井的出油閘門上，通過導線和插頭連接到主機外殼上的壓力傳感器插頭CH00上，就完成了測試前的準備工作了。
打開抽油機或螺桿泵傳感器電源開關，傳感器開始無線發送井況參量信號。將測試儀主機電源開啟，通過菜單鍵盤進入測試操作，當抽油機旋轉一個周期后即完成抽油機的測試。井況參量的信號通過無線電波發送到主機的無線接收模塊U8，U8將信號送至從處理器U9，U9將串行接收到的井況信號整理成可識別的規范信號通過鎖存器U10并行傳給微處理器U7；電參量信號經TTL接口CH4送至微處理器U7，微處理器同步處理兩路信號，合成為效率診斷所需的數據。壓力信號通過電阻R19取樣送至模數轉換器U6，再傳送到微處理器U7。測試后的結果按先前輸入的井名保存。通過本實用新型的回放菜單可以使用激光或寬行打印機進行數據圖表打印。使用本實用新型的通訊菜單可以與上位計算機進行數據通訊。
權利要求1.一種油水井地面綜合測試儀，由傳感器和主機構成，主機由外殼及安裝在外殼內的電路板構成，外殼上安裝有按鍵，其特征是①傳感器由壓力傳感器、電量傳感器、螺桿泵傳感器、抽油機傳感器及液面炮槍構成，壓力傳感器、電量傳感器、液面炮槍通過導線和主機相連接；②主機的電路板上安裝有微處理器、接口電路、無線數據接收電路、液面前置電路、鍵盤顯示電路及電源，接口電路包括TTL接口、可編程接口、USB接口和打印接口，鍵盤顯示電路包括鍵盤、顯示器、數據存儲器和隨機存儲器，無線數據接收電路、TTL接口、可編程接口、USB接口、打印接口、鍵盤、顯示器、數據存儲器、隨機存儲器分別通過導線和微處理器相連接，液面前置電路通過模數轉換芯片和微處理器相連接，電源通過導線分別和微處理器、液面前置電路、無線數據接收電路、接口電路、鍵盤顯示電路相連接。
2.根據權利要求1所述的油水井地面綜合測試儀，其特征是①液面前置電路由運算放大器U1、U4、數字電位器U2、U3、濾波器U5、模數轉換器U6、聲波傳感器插頭CH0通過電阻、電容、導線和微處理器U7相連接組成；聲波傳感器插頭CH0的腳1通過電容C1、電阻R2與運算放大器U1A的腳3連接，運算放大器U1A的腳1通過電容C3、C4與運算放大器U1B的腳6連接，運算放大器U1B的腳7與數字電位器U2、U3的腳3連接，數字電位器U2的腳5通過電阻R6、電容C6與運算放大器U1C的腳9連接，運算放大器U1C的腳8通過電阻R9、電容C8與濾波器U5的腳4連接，濾波器U5的腳24通過電阻R11與模數轉換器U6的腳16連接，模數轉換器U6的腳14-7依次和微處理器U7的腳52、54、56、58-61、64相連接，數字電位器U3的腳5通過電阻R12、電容C11與運算放大器U1D的腳13連接，運算放大器U1D的腳14通過電阻R14、電容C13與運算放大器U4的腳2連接，運算放大器U4的腳6通過電阻R17與模數轉換器U6的腳17連接，高頻增益按鈕H1的一端與數字電位器U2的腳1連接，高頻降低按鈕H2的一端與數字電位器U2的腳2連接，低頻增益按鈕L1的一端與數字電位器U3的腳1連接，低頻降低按鈕L2的一端與數字電位器U3的腳2連接，壓力傳感器插頭CH00的腳2和模數轉換器U6的腳22連接；②無線數據接收電路由微處理器U7、鎖存器U10、從處理器U9、接收模塊U8通過導線相連接組成；接收模塊U8的腳2和從處理器U9的腳2連接，接收模塊U8連接有接收天線，從處理器U9的腳12-19分別和鎖存器U10的腳18-11連接，鎖存器U10的腳2-9分別和微理器U7的腳36-39、41、43、45、47連接；③接口電路由微處理器U7、可編程接口CH1、打印接口CH2、USB接口CH3、TTL接口CH4、轉換芯片U11、鎖存器U12通過導線連接構成；可編程接口CH1的腳5、9、11、13分別和微處理器U7的腳7、20、16、6連接，鎖存器U12的腳3、4、7、8、13、14、17、18分別和微處理器U7的腳52、54、56、58-61、64相連接，打印接口CH2的腳1、11分別和微處理器U7的腳31、18相連接，打印接口CH2的腳2-9腳分別和鎖存器U12的腳2、5、6、9、12、15、16、19連接，USB接口CH3的腳2、3分別通過電阻R23、R51和微處理器U7的腳10、8連接，轉換芯片U11的腳9、10分別和微處理器U7的腳75、77連接，TTL接口CH4的腳1、2分別和微處理器U7腳的75、77連接；④鍵盤顯示電路曲鍵盤K1-K16、鎖存器U13、隨機存儲器U14、顯示器U15、鎖存器U16、U17、數據存儲器U18、微處理器U7通過導線相連接組成；鍵盤K1-K16的一端接地，另一端分別順序接鎖存器U16、U17的腳18-11，鎖存器U16、U17的腳2-9分別通過導線和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，顯示器U15的腳6-13通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳13-21通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47相連接，隨機存儲器U14的腳12-5分別和鎖存器U13的腳2、5、6、9、12、15、16、19相連接，隨機存儲器U14的腳3、4、23、25-28、31分別和微處理器U7的腳22、26、32、28、34、35、24、21相連接，鎖存器U13的腳3、4、7、8、13、14、17、18通過導線分別和微處理器U7的腳36-39、41、43、45、47連接，數據存儲器U18的腳15、16和微處理器U7的腳61連接，數據存儲器U18的腳13、14分別和微處理器U7的腳60、64連接。
專利摘要油水井地面綜合測試儀，涉及一種油田生產中的油水井測試裝置。其特征是由主機和壓力傳感器、電量傳感器、螺桿泵傳感器、抽油機傳感器及液面炮槍構成，主機的電路板上安裝有微處理器、接口電路、無線數據接收電路、液面前置電路、鍵盤顯示電路及電源電路，主機的外殼上裝有鍵盤、顯示器及各傳感器接口。其有益之處是，實現了一臺儀器同步測試抽油機井、螺桿泵井、注水井三大系統效率有關參數的目的。測量的數據準確，儀器的安全性，可操作性高，可以方便的將數據隨時傳輸到計算機中，不需要攜帶計算機到現場，適合于油井野外的工作環境應用，體積小，重量只有1公斤左右，便于攜帶，成本低。適用于油田生產井的測試工作。
文檔編號E21B47/00GK2854079SQ20052014233
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月6日 優先權日2005年12月6日
發明者柏小京, 張瑞華, 倪國強 申請人:中國石油天然氣股份有限公司