本發(fā)明涉及原油開采技術(shù)領域，尤其涉及一種具有超聲換能器識別功能的油井增產(chǎn)增注裝置及識別方法。

背景技術(shù)：

由于利用超聲波進行油井增產(chǎn)增注具有原油儲層無損壞，對自然環(huán)境無污染的特點，使該技術(shù)其具有廣闊的市場前景，也吸引越來越多的技術(shù)投入。

在油井增產(chǎn)增注裝置中，超聲換能器作為其核心設備，對油井增產(chǎn)增注起到關(guān)鍵性作用，并且超聲換能器相對油井增產(chǎn)增注裝置的其它部件又屬于易損件，在使用過程中相對油井增產(chǎn)增注裝置會頻繁更換。

而超聲換能器本身組裝和裝配都有較高的技術(shù)要求，并且超聲換能器與油井增產(chǎn)增注裝置的其它零部件具有一定的匹配度，如果使用原廠以外的超聲換能器或者仿制的劣質(zhì)超聲換能器，不但影響油井增產(chǎn)增注裝置的增油效果，甚至會對油井增產(chǎn)增注裝置造成一定的損壞，從而造成不必要的經(jīng)濟損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種具有超聲換能器識別功能的油井增產(chǎn)增注裝置，以避免因使用非指定的超聲換能器造成的增油效果下降及油井增產(chǎn)增注裝置損壞的問題發(fā)生。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有超聲換能器識別功能的油井增產(chǎn)增注裝置，包括地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)，所述地面系統(tǒng)通過復合電力電纜與所述井下系統(tǒng)連接；

所述的地面系統(tǒng)包括車輛、控制器、設置在所述車輛內(nèi)的電纜纏繞器和變向滑輪，所述復合電力電纜纏繞在所述電纜纏繞器上，且所述復合電力電纜的一端與所述控制器連接，另一端繞過所述變向滑輪后通過電纜馬籠頭與所述井下系統(tǒng)連接；

所述井下系統(tǒng)包括殼體的超聲換能器，所述超聲換能器設置于所述殼體內(nèi)，且所述超聲換能器上設有識別芯片，所述識別芯片與所述控制器連接，用于向所述控制器發(fā)送識別碼，所述控制器根據(jù)所述識別碼控制所述超聲換能器的開閉狀態(tài)。

進一步地，還設有單刀雙擲開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的動端通過所述復合電力電纜與所述控制器連接，所述單刀雙擲開關(guān)的第一不動端與所述識別芯片的輸入端連接，所述識別芯片的輸出端通過所述復合電力電纜與所述控制器連接，所述單刀雙擲開關(guān)的第二不動端與所述超聲換能器連接。

進一步地，還包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器均與所述控制器連接，用于將所述超聲換能器的溫度、電流和電壓數(shù)據(jù)傳輸給所述控制器。

優(yōu)選地，所述超聲換能器包括：

壓電陶瓷環(huán)，以及分別設置在所述壓電陶瓷環(huán)內(nèi)外兩側(cè)的內(nèi)側(cè)銀層和外側(cè)銀層；

所述壓電陶瓷環(huán)設置在所述殼內(nèi)，且所述外側(cè)銀層緊貼所述殼體設置。

進一步地，還包括內(nèi)導電環(huán)，所述內(nèi)導電環(huán)為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述內(nèi)導電環(huán)的外側(cè)周長大于壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長，在圓周方向上所述內(nèi)導電環(huán)覆蓋并緊貼所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)銀層。

優(yōu)選地，所述變向滑輪通過懸掛桿固定在所述車輛內(nèi)部，其中，所述變向滑輪固定在所述懸掛桿的一端，所述懸掛桿的另一端鉸接固定在所述車輛內(nèi)部，轉(zhuǎn)動所述懸掛桿能夠使所述變向滑輪伸出所述車輛外部。

優(yōu)選地，所述電纜纏繞器下方設有用于固定所述井下系統(tǒng)的固定裝置，所述固定裝置包括至少兩個平行間隔設置的U型卡環(huán)。

本發(fā)明還提供了一種油井增產(chǎn)增注裝置識別其超聲換能器的方法，在油井增產(chǎn)增注裝置啟動時，控制器向識別芯片發(fā)出第一使能信號，所述識別芯片向所述控制器發(fā)送識別碼，控制器將識別碼與數(shù)據(jù)庫進行匹配；

當匹配結(jié)果滿足預設條件時，所述控制器向超聲換能器發(fā)出第二使能信號，所述超聲換能器正常工作；

同時所述控制器將該識別碼的匹配記錄儲存在數(shù)據(jù)庫；

當匹配結(jié)果不滿足預設條件時，所述控制器發(fā)出聲音或者方字提醒，同時再次向所述識別芯片發(fā)出第一使能信號，對識別碼進行再次匹配；

當匹配結(jié)果仍然不滿足預設條件時，所述控制器第三次向所述識別芯片發(fā)出第一使能信號，對識別碼進行第三次匹配；

所述控制器對識別碼進行三次識別，匹配結(jié)果還是不滿足預設條件時，所述控制器進入鎖定狀態(tài)。

進一步地，所述控制器與所述超聲換能器之間設有單刀雙擲開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的動端通過所述復合電力電纜與所述控制器連接，所述單刀雙擲開關(guān)的第一不動端與所述識別芯片的輸入端連接，所述識別芯片的輸出端通過所述復合電力電纜與所述控制器連接，所述單刀雙擲開關(guān)的第二不動端與所述超聲換能器連接；

當所述控制器發(fā)出第一使能信號后，所述單刀雙擲開關(guān)的第一不動端為通電端，所述識別芯片向所述控制器發(fā)送識別碼；

所述控制器將識別碼與數(shù)據(jù)庫進行匹配，當匹配結(jié)果滿足預設條件時，單刀雙擲開關(guān)的第二不動端為通電端，所述超聲換能器正常工作。

其中，所述預設條件為識別碼能夠與所述數(shù)據(jù)庫匹配成功，且所述識別碼與所述數(shù)據(jù)庫為第一次成功匹配。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提供的具有超聲換能器識別功能的油井增產(chǎn)增注裝置利用設置在超聲換能器上的識別芯片，使油井增產(chǎn)增注裝置能夠識別原裝的超聲換能器，避免因使用非指定的超聲換能器造成的增油效果下降及油井增產(chǎn)增注裝置損壞的問題發(fā)生。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例油井增產(chǎn)增注裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例油井增產(chǎn)增注裝置的另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例油井增產(chǎn)增注裝置識別控制電路示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例超聲換能器的內(nèi)導電環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例油井增產(chǎn)增注裝置控制流程圖。

圖中：1：地面系統(tǒng)；11：控制器；12：電纜纏繞器；13：變向滑輪；14：懸掛桿；15：顯示器；16：U型卡環(huán)；17：車輛；2：復合電力電纜；3：井下系統(tǒng)；31：電纜馬籠頭；32：殼體；321：蓋體；322：航空插頭；33：超聲換能器；331壓電陶瓷環(huán)；332：內(nèi)導電環(huán)；4：識別芯片。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供的具有超聲換能器識別功能的油井增產(chǎn)增注裝置，包括地面系統(tǒng)1和井下系統(tǒng)3，該地面系統(tǒng)1主要包括一些可操作設備，其通過復合電力電纜2與井下系統(tǒng)3連接。

具體地，地面系統(tǒng)1包括車輛17、控制器11、設置在車輛11內(nèi)的電纜纏繞器12和變向滑輪13，復合電力電纜2纏繞在電纜纏繞器12上，且該復合電力電纜2的一端與控制器11連接，另一端繞過變向滑輪13后通過電纜馬籠頭31與井下系統(tǒng)3連接。

具體地，井下系統(tǒng)3包括殼體32和設置在殼體32內(nèi)的超聲換能器33，其中，在超聲換能器33上設有識別芯片4，該識別芯片4上設有對應該超聲換能器33的唯一的識別碼，該識別芯片4與控制器11連接，在油井增產(chǎn)增注裝置啟動時，識別芯片4向控制器4發(fā)送識別碼，用于與數(shù)據(jù)庫匹配，當識別碼與數(shù)據(jù)庫匹配成功時，超聲換能器33正常工作。

其中，復合電力電纜2中有多個電線芯，能夠同時傳輸強電和弱電。

需要說明的是，識別碼可以是儲存在識別芯片4內(nèi)的一段識別編碼，也可以是根據(jù)預設編碼規(guī)則隨機生成的一段編碼；數(shù)據(jù)庫是設置存儲在控制器11存儲模塊內(nèi)或云端的識別碼庫，數(shù)據(jù)庫匹配可以是相同字段的完全匹配，也可以是符合預設編碼規(guī)則的匹配，例如，識別芯片以一定規(guī)則隨機生成一段編碼，數(shù)據(jù)庫中預設了人只要是符合該編碼規(guī)則的均可匹配成功，即數(shù)據(jù)庫中存儲了所有該編碼規(guī)則下所有的編碼字段。

進一步地，如圖3所示，該油井增產(chǎn)增注裝置還設有單刀雙擲開關(guān)S，該單刀雙擲開關(guān)S的不動端通過復合電力電纜2與控制器11連接，該單刀雙擲開關(guān)S的第一不動端與識別芯片4的輸入端連接，識別芯片4的輸出端通過復合電力電纜2與控制器11連接，該單刀雙擲開關(guān)S的第二不動端與超聲換能器33連接。

油井增產(chǎn)增注裝置啟動時，識別芯片4向控制器11發(fā)送識別碼，控制器11將該識別碼與數(shù)據(jù)庫進行匹配，當識別碼與數(shù)據(jù)庫匹配成功時，單刀雙擲開關(guān)的第二不動端通電，超聲換能器33正常工作；當識別碼與數(shù)據(jù)庫匹配不成功時，單刀雙擲開關(guān)的第二不動端不通電，超聲換能器33不工作。

優(yōu)選地，控制器11還連接有顯示器15及聲音提醒設備，當識別碼匹配不成功時，能夠在顯示器15上進行文字或圖像提醒，或者通過聲音提醒設備進行提醒。

目前，現(xiàn)有超聲換能器33是人為控制頻率，只能做到每次調(diào)節(jié)100Hz，準確度低，無法調(diào)節(jié)到超聲換能器33真正的諧振頻率，因此超聲換能器33無法達到最大功率，造成電功率轉(zhuǎn)化聲功率時系數(shù)降低產(chǎn)生過多熱量，消耗過多電能。同時在操作過程中需要人員具有大量的實踐經(jīng)驗才能做到，因此要求操作人員素質(zhì)較高。需要大量培訓工作時間，操作人初期操作時容易出現(xiàn)操作失誤，引起超聲換能器相關(guān)裝備部件的損壞，為了解決上述問題，優(yōu)選地，如圖3所示，本實施例的油井增產(chǎn)增注裝置還包括數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器與控制器33連接，具體地，數(shù)據(jù)采集器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，該數(shù)據(jù)采集器通過多芯接插件與超聲換能器33連接，用于將超聲換能器33端部的電流和電壓數(shù)據(jù)及超聲換能器33的溫度傳輸給控制器33。

使用時，超聲波功率源向超聲換能器33發(fā)射一定頻率區(qū)間(預設)內(nèi)不同頻率的交流電信號，超聲換能器33中每個換能部11均根據(jù)超聲波功率源發(fā)射的交流電信號頻率震動，產(chǎn)生相同頻率的超聲波，數(shù)據(jù)采集器每隔一定時間(預設)采集超聲換能器33端部的電流和電壓數(shù)據(jù)，并反饋給控制器，該控制器11根據(jù)采集的電壓、電流波形，進行波形分析，當電流波形高于電壓波形時發(fā)出頻率下調(diào)指令，反之則發(fā)出上調(diào)指令，從而確定超聲換能器33使用最佳頻率達到聲功率最大。

其中，超聲換能器33的運行參數(shù)、超聲波功率源的運行參數(shù)、電流和電壓的波形圖等信息，均可通過顯示器15顯示。

進一步地，如圖1和圖2所示，變向滑輪13通過懸掛桿14固定在車輛17內(nèi)部，具體地，所述變向滑輪13固定在懸掛桿14的一端，該懸掛桿14的另一端鉸接固定在車輛17內(nèi)部，使用時，轉(zhuǎn)動向外轉(zhuǎn)動懸掛桿14，固定有變向滑輪13的懸掛桿14的一端伸出車輛17外部，即變向滑輪13位于車輛17外部，使井下系統(tǒng)3下井時，避免復合電力電纜2或其它設備與車輛17發(fā)生干涉，當不使用時，將懸掛桿14向內(nèi)旋轉(zhuǎn)收起，使車輛17外部無多余的零部件。

為油井增產(chǎn)增注裝置在轉(zhuǎn)移或者不使用狀態(tài)時，為了方便固定井下系統(tǒng)，優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，在電纜纏繞器12下側(cè)設有用于固定井下系統(tǒng)3的固定裝置，該固定裝置至少包括兩個平行間隔設置的U型卡環(huán)16，在收起井下系統(tǒng)3，使電纜纏繞器12旋轉(zhuǎn)，復合電力電纜2纏繞在電纜纏繞器12上，并帶動井下系統(tǒng)3上升，當將井下系統(tǒng)3收到車輛17內(nèi)部后，將井下系統(tǒng)3放置在U型卡環(huán)16內(nèi)固定，使其在運輸過程中不會滾動。

為了提高了超聲換能器的換能效率，如圖4所示，本發(fā)明提供的超聲換能器33包括壓電陶瓷環(huán)331，該壓電陶瓷環(huán)內(nèi)側(cè)設有內(nèi)銀層，外側(cè)設有外銀層，該外側(cè)銀層緊貼殼體32設置，與傳統(tǒng)換能單元相比，本實施例中的壓電陶瓷環(huán)332與殼體32之間去除了油介質(zhì)，提高了換能效率，進而提高油田產(chǎn)量。

進一步地，殼體32采用銦鋼材料制成，壓電陶瓷環(huán)332的外側(cè)銀層緊貼殼體32，使壓電陶瓷環(huán)331產(chǎn)生的熱量通過殼體32散出，在不影響散熱的情況下，減少現(xiàn)有超聲換能器的換能單元超聲波損耗的問題，且該超聲換能器采用密封結(jié)構(gòu)，避免超聲換能器在使用過程中有傳輸介質(zhì)(一般為水)進入。

具體地，殼體32一端設有蓋體321，壓電陶瓷環(huán)331設置在殼體32內(nèi)，蓋體321蓋合在殼體32上實現(xiàn)密封，優(yōu)選地，蓋體321與殼體32螺紋連接。

另外銦鋼的熱膨脹系數(shù)小于壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度的增高，壓電陶瓷環(huán)1與銦鋼殼之間的貼合度更好，使換能單元的工作性能更穩(wěn)定。

為了方便超聲換能器33的連接和安裝，優(yōu)選地，如圖4所示，在蓋體321上設置航空插頭322，該航空插頭322一端位于蓋體321內(nèi)，利用線纜分別連接壓電陶瓷環(huán)331的正負極，另一端伸出蓋體321外，方便連接，優(yōu)選地，航空插頭322在蓋體321的穿設處設有密封圈。

進一步地，如圖4和圖5所示，在壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)銀層的內(nèi)側(cè)設置內(nèi)導電環(huán)332，其中內(nèi)導電環(huán)332設置在壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)，且內(nèi)導電環(huán)332為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該內(nèi)導電環(huán)332的外側(cè)周長大于壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)周長，當內(nèi)導電環(huán)332的開放端對齊時，內(nèi)導電環(huán)332產(chǎn)生預應力，使內(nèi)導電環(huán)332全面的更加貼緊壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)銀層，并防止內(nèi)導電環(huán)332從壓電陶瓷環(huán)331上脫落，使內(nèi)側(cè)銀層得到很好的保護。

具體地，內(nèi)導電環(huán)332為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)是指內(nèi)導電環(huán)332為兩端未封閉的導電環(huán)狀結(jié)構(gòu)。例如：一塊長方形銅片的兩端向中間彎曲，形成圓滑過渡，且兩端未封閉固定的開放環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

由于壓電陶瓷環(huán)331材料較脆，為了避免壓電陶瓷環(huán)331破碎，綜合考慮安裝及內(nèi)導電環(huán)332的固定穩(wěn)定性，優(yōu)選地，內(nèi)導電環(huán)332的外側(cè)周長與壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)周長之差為0.2-0.8mm，在該范圍內(nèi)，方便內(nèi)導電環(huán)332安裝，且產(chǎn)生的預應力足夠使內(nèi)導電環(huán)332穩(wěn)定的固定在陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)，更優(yōu)選地，內(nèi)導電環(huán)332的外側(cè)周長與壓電陶瓷環(huán)331的內(nèi)側(cè)周長之差為0.5mm。

如圖5所示是常態(tài)下內(nèi)導電環(huán)332結(jié)構(gòu)，其中一個開放端壓在另一個開放端上，放置在壓電陶瓷環(huán)331內(nèi)，通過外力使其兩個開放端對齊設置。

優(yōu)選地，內(nèi)導電環(huán)為鈹青銅材料制成。

如圖6所示，本實施例還提供了一種油井增產(chǎn)增注裝置利用識別芯片識別其超聲換能器的方法，該方法具體如下：

在油井增產(chǎn)增注裝置啟動時，控制器11向識別芯片4發(fā)出第一使能信號，所述識別芯片4向所述控制器11發(fā)送識別碼，控制器11將識別碼與數(shù)據(jù)庫進行匹配。當匹配結(jié)果滿足預設條件時，所述控制器11向超聲換能器33發(fā)出第二使能信號，使超聲換能器33正常工作，同時所述控制器11將該識別碼的匹配記錄儲存在數(shù)據(jù)庫。

當匹配結(jié)果不滿足預設條件時，所述控制器11發(fā)出聲音或者方字提醒，同時再次向所述識別芯片4發(fā)出第一使能信號，對識別碼進行再次匹配。

當匹配結(jié)果仍然不滿足預設條件時，所述控制器11第三次向所述識別芯片4發(fā)出第一使能信號，對識別碼進行第三次匹配；

在控制器11對識別碼進行三次識別，匹配結(jié)果還是不滿足預設條件時，所述控制器11進入鎖定狀態(tài)，油井增產(chǎn)增注裝置停止工作。

具體地，如圖3所示，控制器11發(fā)出的第一使能信號使單刀雙擲開關(guān)S的第一不動端通電，使識別芯片4向控制器11發(fā)送識別碼；當匹配成功時，控制器11發(fā)出第二使能信號使單刀雙擲開關(guān)的第二不動端通電，超聲換能器33正常工作。

其中，所述預設條件為識別碼能夠與所述數(shù)據(jù)庫匹配成功，且所述識別碼與所述數(shù)據(jù)庫為第一次成功匹配。

為了防止用戶拆除或更換識別芯片4，優(yōu)選地，識別芯片4安裝在殼體32內(nèi)。

需要說明的是，在本實施例中，控制器11進入鎖定狀態(tài)的條件設定為連續(xù)三次識別碼識別匹配不成功，僅是本實施例的優(yōu)選方案，其具體的的次數(shù)可根據(jù)需要調(diào)整設置。

綜上所述，本發(fā)明提供的油井增產(chǎn)增注裝置利用設置在超聲換能器上的識別芯片，使油井增產(chǎn)增注裝置能夠識別原裝的超聲換能器，避免因使用非指定的超聲換能器造成的增油效果下降及油井增產(chǎn)增注裝置損壞的問題發(fā)生。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。