專利名稱：油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置，屬于油井采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
原油開采是石油行業(yè)的重要一環(huán)。隨著大量長(zhǎng)距離輸油管道的鋪設(shè),管道自然腐蝕及人為 破壞導(dǎo)致原油泄漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，在造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也給環(huán)境帶來嚴(yán)重的破壞，為 此油田每年需要投入大量的人力物力對(duì)管道進(jìn)行集中監(jiān)控，以保證其正常運(yùn)行，但輸油管道 大多處于環(huán)境惡劣，交通不便的地方，人為巡檢已難以滿足監(jiān)控要求。各采油廠為了保證油井采油工作的順利進(jìn)行，也采取了一定的保護(hù)措施，比如在每個(gè)計(jì) 量站外的輸油管道上安裝了單流閥(又名止回閥)，當(dāng)有偷油或漏油情況發(fā)生時(shí)，保證整個(gè) 計(jì)量站的原油不倒流，但從單井至計(jì)量站之間的管道安全仍不能保證。目前，國(guó)內(nèi)外專家都 致力于研究靈敏而可靠的管道檢測(cè)方法，以求及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行搶修處理，從而減少事故 帶來的損失。但是效果都不理想。油井正常工作時(shí)，抽油機(jī)上沖程，安裝在輸油管道上單流閥內(nèi)的球體被管道內(nèi)的壓力頂 開，單流閥球體向上撞擊管壁，發(fā)出聲響，原油由輸油管道流入計(jì)量站內(nèi)，抽油機(jī)下沖程時(shí)， 單流閥球體回落。抽油機(jī)工作穩(wěn)定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)單流閥球體的撞擊振動(dòng)次數(shù)固定，抽油機(jī) 發(fā)生故障時(shí)，管壁內(nèi)壓力下降，單流閥球體撞擊次數(shù)減少或完全靜止。因此，通過單流閥球 體撞擊管壁聲音可以檢測(cè)抽油機(jī)是否故障及管道是否泄漏。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的問題，提供一種靈敏可靠、集油井和 輸油管道泄漏檢測(cè)為一體的油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置。本發(fā)明的油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法是在油井正常工作時(shí)，根據(jù)安裝在輸油管道上的單^ 流閥內(nèi)的球體撞擊管壁的聲音，記錄單位時(shí)間內(nèi)的撞擊次數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)單流閥球體的撞擊 振動(dòng)次數(shù)固定，則表明工作正常，單流閥球體撞擊次數(shù)減少或完全靜止，則表明出現(xiàn)故障。本發(fā)明的油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置采用以下技術(shù)方案該油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置包括狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、傳輸線路和信息處理中心，狀態(tài)檢測(cè) 節(jié)點(diǎn)包括聲音信號(hào)采集器、信號(hào)放大電路、微處理器和數(shù)據(jù)通信電路，聲音信號(hào)采集器通過 信號(hào)放大電路與微處理器連接，數(shù)據(jù)通信電路與微處理器連接；信息處理中心包括微控制器、 數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯示器和存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯示器和存儲(chǔ)器都與微控制器連接；狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)通信電路通過傳輸線路與信息處理中心的數(shù)據(jù)通信 電路連接。聲音信號(hào)采集電路采用駐極體傳聲器。狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)安裝在油田計(jì)量站管道處的單流閥頂部，通過聲音信號(hào)采集電路實(shí)現(xiàn)對(duì)單 流閥球撞擊管道頂部的聲音信號(hào)的拾取，經(jīng)過放大濾波之后，記錄有效撞擊次數(shù)，在收到周 期性的査詢命令后將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通信電路和傳輸線路傳給信息處理中心。信息處理中心對(duì) 狀態(tài)檢測(cè)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果及狀態(tài)信息顯現(xiàn)到液晶顯示器上。若出現(xiàn)油井工作故障情況，液晶模塊顯示故障狀態(tài)，通知計(jì)量站工作人員進(jìn)行巡檢。本發(fā)明根據(jù)單流閥球體撞擊管壁聲音檢測(cè)抽油機(jī)故障及管道泄漏，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并 根據(jù)分析結(jié)果采取相應(yīng)的措施，與輸油管道單流閥配合使用，通過檢測(cè)單流閥單位時(shí)間振動(dòng) 次數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障停井、管道泄漏和偷油等情況的檢測(cè)，集油井和輸油管道泄漏檢測(cè)為一體， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，靈敏可靠，檢測(cè)效果好?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)故障報(bào)警率達(dá)到90%， 滿足采油現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)要求。


圖1是本發(fā)明的油井狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明中油井狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)原理框圖。 圖3是油井狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中的通信模塊電路示意圖。 圖4是油井管理中心的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是油井管理中心的程序流程示意圖。 圖中1、狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，2、傳輸線路，3、信息處理中心。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過檢測(cè)單流閥振動(dòng)次數(shù)檢測(cè)油井工作狀態(tài)，監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括 狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)1、傳輸線路2和信息處理中心3，狀態(tài)檢測(cè)部分1通過傳輸線路2與信息處理 中心3連接。狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)1可有多個(gè)。狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括聲音信號(hào)采集器、信號(hào)放大電路、微處理器和數(shù) 據(jù)通信電路，聲音信號(hào)采集器通過信號(hào)放大電路與微處理器連接，數(shù)據(jù)通信電路都與微處理 器連接，聲音信號(hào)采集電路采用駐極體傳聲器，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音信號(hào)的拾取。由于駐極體傳聲器 利用電容反映聲音信號(hào)的變化，因此輸出信號(hào)非常微弱且輸出阻抗較大，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行線 性放大后再進(jìn)行后端處理。首先采用運(yùn)算放大器配合相應(yīng)的電子電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，再 后利用微處理器內(nèi)AD轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣。微處理器CPU采用PIC24FJ32GA002 單片機(jī)，有32K的片內(nèi)Flash、 8K的RAM，片內(nèi)還自帶兼容性的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A/D)， 最多可設(shè)置118個(gè)中斷向量及7個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。數(shù)據(jù)通信電路如圖3所示，以EIA-485標(biāo)準(zhǔn) 作為物理層，采用差分式數(shù)據(jù)傳輸模式，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，傳輸介質(zhì)采用屏蔽雙絞線， 并且在傳輸介質(zhì)上可同時(shí)掛接多個(gè)接收器。RS485接口采用半雙工模式，利用屏蔽雙絞線進(jìn) 行差分信號(hào)傳輸。RS-485具有網(wǎng)絡(luò)連接方便、抗干擾性能好、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。RS-485收 發(fā)器采用TI公司的SN65LBC184作為通信芯片。信息處理中心3的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括微控制器、數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯示器 和存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯示器和存儲(chǔ)器都與微控制器連接。數(shù)據(jù)通信電路與 狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的通信電路相同，都采用485通信。信息處理中心3的功能主要包括參數(shù)設(shè)定、 數(shù)據(jù)通信、分析、存儲(chǔ)與顯示等。系統(tǒng)開銷較大，使用的外圍器件較多，因此需要豐富的CPU 資源，以及足夠的I/0引腳。采用PIC18F4520微控制器、32K片內(nèi)Flash、 1. 5K的RAM以及 256Bytes的片內(nèi)EEPROM，滿足信息處理中心3的通信、外設(shè)及代碼需求。PIC18F4520的I/O 端口包含A、 B、 C、 D、 E等?？紤]到本節(jié)點(diǎn)的實(shí)際需求，對(duì)端口進(jìn)行了功能分配。其中，端 口A、 B主要用作檢測(cè)鍵盤輸入，端口 C主要用于串行異步通信，端口D、 E主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì) 液晶模塊的操作，其余引腳留作他用。基于系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)的需要'選用16鍵鍵盤'其中包含6個(gè)功能鍵，IO個(gè)數(shù)字鍵。由于按鍵數(shù)目較多，采用矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)提高I/0端口的利用效 率。其中RA0-RA3為行線，用于行信號(hào)檢測(cè)；RB0-RB3為列線，用于列信號(hào)檢測(cè)。判斷鍵盤 按下的方法為首先使4條列線都輸出低電平，4條行線在沒有按鍵按下狀態(tài)輸入都為高電 平。當(dāng)與某行線相連的四個(gè)按鍵之一按下的話，這條行線的輸入為低電平。以均勻的時(shí)間間 隔在4條列線上依次分別輸出為低電平，其它列線輸出高電平，若某一條列線輸出低電平時(shí)， 恰好有按鍵按下行線上的電平為低，就可依此判斷出哪一按鍵按下。液晶顯示模塊具有中英 文與繪圖模式，支持240*128點(diǎn)陣，內(nèi)置512Kbyte的R0M字形碼，可直接接收標(biāo)準(zhǔn)中文文字 內(nèi)碼直接顯示中文，帶有光標(biāo)、反白、閃爍功能，且光標(biāo)高度與寬度可調(diào)，用于顯示油井編 號(hào)、設(shè)定參數(shù)、系統(tǒng)時(shí)間及當(dāng)前狀態(tài)。此外，系統(tǒng)擴(kuò)充了 24LC256作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具 有32K的EEPROM，工作電壓范圍為2. 5-5. 5伏。可通過I2C總線進(jìn)行讀寫，最高讀寫頻率達(dá) 400KHz，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)最大長(zhǎng)度為64字節(jié)的頁操作功能，可重復(fù)擦寫100000次。通過駐極體傳聲器實(shí)現(xiàn)對(duì)單流闊球撞擊管道頂部的聲音信號(hào)的拾取，經(jīng)過放大濾波之 后，記錄有效撞擊次數(shù)，在收到周期性的查詢命令后將數(shù)據(jù)通過串行異步通訊傳給安裝在油 井計(jì)量站室內(nèi)的信息處理中心。信息處理中心對(duì)狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分 析結(jié)果及狀態(tài)信息顯現(xiàn)到液晶顯示模塊。若出現(xiàn)油井工作故障情況，液晶模塊顯示故障狀態(tài)， 通知計(jì)量站工作人員進(jìn)行巡檢。通過軟件實(shí)現(xiàn)油井狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)1的兩部分功能， 一是AD采樣，并對(duì)采集到的聲音信號(hào) 進(jìn)行濾波，濾除干擾保留有用信號(hào)，并使振動(dòng)次數(shù)加一；二是485數(shù)據(jù)傳輸，將采集的數(shù)據(jù) 發(fā)給管理中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。油井管理中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)功能較多，使用嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)管理，任務(wù)調(diào)度，任務(wù)同步和通信以及定時(shí)器管理功能，最多可 滿足16個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，根據(jù)任務(wù)的重要性對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，底層循環(huán)任務(wù)不執(zhí)行任何 實(shí)際功能，故優(yōu)先級(jí)最低，其他共5個(gè)任務(wù)，分別為液晶界面顯示任務(wù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘任務(wù)、485 通訊任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)及更新工作狀態(tài)任務(wù)，優(yōu)先級(jí)由高到低。將系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)劃分后， 程序的流程如圖5所示。(1) 底層循環(huán)任務(wù)不停判斷其他任務(wù)的觸發(fā)條件，然后通過發(fā)送消息方式觸發(fā)其他 任務(wù)。(2) 液晶界面顯示任務(wù)該任務(wù)可根據(jù)按鍵值進(jìn)行界面切換及內(nèi)容設(shè)定，包括系統(tǒng)主界面、設(shè)定系統(tǒng)時(shí)間界面、設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)界面和查詢油井故障界面。(3) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘任務(wù)定時(shí)更新系統(tǒng)時(shí)間，方便記錄故障時(shí)間。(4) 485通訊任務(wù)采用輪循方式，每隔100秒與各個(gè)控制器依次通信，將各個(gè)控制器的采集數(shù)據(jù)接收過來，接受完數(shù)據(jù)后，發(fā)送消息觸發(fā)數(shù)據(jù)處理任務(wù)。(5) 數(shù)據(jù)處理任務(wù)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷油井工作狀態(tài)，發(fā)送消息觸發(fā)跟新工作狀態(tài)任務(wù)。(6) 更新工作狀態(tài)任務(wù)記錄油井工作狀態(tài)，并更新液晶顯示。
權(quán)利要求
1.一種油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征是在油井正常工作時(shí)，根據(jù)安裝在輸油管道上的單流閥內(nèi)的球體撞擊管壁的聲音，記錄單位時(shí)間內(nèi)的撞擊次數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)單流閥球體的撞擊振動(dòng)次數(shù)固定，則表明工作正常，單流閥球體撞擊次數(shù)減少或完全靜止，則表明出現(xiàn)故障。
2. —種油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、傳輸線路和信息處理中心，其特征 是狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)包括聲音信號(hào)采集器、信號(hào)放大電路、微處理器和數(shù)據(jù)通信電路，聲音信 號(hào)采集器通過信號(hào)放大電路與微處理器連接，數(shù)據(jù)通信電路與微處理器連接；信息處理中心 包括微控制器、數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯示器和存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)通信電路、鍵盤、液晶顯 示器和存儲(chǔ)器都與微控制器連接；狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)通信電路通過傳輸線路與信息處理 中心的數(shù)據(jù)通信電路連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是聲音信號(hào)采集電路采用駐 極體傳聲器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種油田采油輸油狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置，監(jiān)測(cè)方法是在油井正常工作時(shí)，根據(jù)安裝在輸油管道上的單流閥內(nèi)的球體撞擊管壁的聲音，記錄單位時(shí)間內(nèi)的撞擊次數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)單流閥球體的撞擊振動(dòng)次數(shù)固定，則表明工作正常，單流閥球體撞擊次數(shù)減少或完全靜止，則表明出現(xiàn)故障。監(jiān)測(cè)裝置包括狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、傳輸線路和信息處理中心，狀態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過傳輸線路與信息處理中心連接。本發(fā)明根據(jù)單流閥球體撞擊管壁聲音檢測(cè)抽油機(jī)故障及管道泄漏，集油井和輸油管道泄漏檢測(cè)為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，靈敏可靠，檢測(cè)效果好。
文檔編號(hào)E21B47/10GK101408103SQ200810159330
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者杜曉通, 雷 王, 艾茂良 申請(qǐng)人:濟(jì)南學(xué)智科技有限公司