论文部分内容阅读
石油钻采的流量计量对于准确掌握石油的开采量至关重要，对于富油井而言，采用传统的涡轮式流量计量是可行的;但对于像大庆、胜利、辽河、克拉玛依等开发时间较长、出油率较低的贫油田，采用基于传统涡轮式的石油流量计量是难以满足要求的。为解决这一问题，本研究探索开发了一种新型、稳定、可靠的专用于石油井下的流量测量系统。该测量系统是一种基于法拉第电磁感应定律原理的流量计量系统，其基本思想是把液体（石油）的流速线性地转化为感应电动势，即电信号输出，再通过标定就可以把实际的液体流量计量出来。整个系统分为地面仪器和井下仪器两个部分，两部分的有机结合，实现流量信号的拾取、传输、处理及显示。 井下仪器部分是由井下仪器传感器、信号转换电路、激磁频率与激磁电路等组成。传感器由原来的电极式传感器改进为电容式，其基本原理是首先在测量管管壁的两侧嵌入两个大电极，通过两侧的大电极与流体之间构成电容来耦合流量信号的，即电压信号;由于信号极其弱，所以要进行严格的信号屏蔽，本设计采用三级屏蔽的方法对信号进行处理后，再通过前置放大电路和差动放大电路使信号变得可方便检测，然后通过旋转电容滤波将噪声干扰去除，为了简化下一步的测量，在将转换后的交流信号通过压频转换处理，即将电压信号转换为与之对应的频率来测量，最后通过软件将所测值编码发送给地面仪器。 地面仪器部分以LPC2148为核心芯片，辅以编码采集模块、显示模块等硬件模块构成，根据所设计的这一硬件系统，本研究还规划并编制了相应的测量软件，该软件能够实现对所测曼彻斯特编码频率信号进行解码，进而将电量信号转化为流量信号存储显示。此外，针对地面仪器与用户之间的数据传输与通讯要求，采用了基于CH375芯片的USB数据通讯模块，该模块便于完成数据的实时通讯，并使通讯的可靠性得到提高，且方便拓展和维护。 本系统在详细理论分析和方案设计的基础上，进行了实验研究，验证了方案可行性，完成了该系统开发的实验研究。