熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法
【專利摘要】熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法，屬于油田井下壓力測量【技術(shù)領(lǐng)域】。應(yīng)用溫度補償壓力提高壓力測量精度：熱電偶溫度補償壓力毛細管壓力測量補氮控制儀與井下熱電偶測溫相配合，應(yīng)用井下毛細管出口處的熱電偶所測溫度與井口溫度變送器所測的溫度、壓力變送器所測壓力相結(jié)合，達到應(yīng)用溫度補償壓力提高毛細管測壓精度的目的；按定時方式補氮：通過按鍵設(shè)定間隔天數(shù)與間隔天數(shù)下的整點時間；當補充氮氣條件達到時，儀表對外控制固態(tài)繼電器SSR，控制外部常閉式電磁閥的打開與關(guān)閉，以控制氮氣源及時向井下毛細管中補充氮氣，避免毛細管阻塞。
【專利說明】熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法，屬于油田井下壓力測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]井下壓力資料是一項極為重要的資料，是研究油藏動態(tài)，選擇和檢查地面采油工藝流程的重要手段。
[0003]在油田測量井下壓力大致可分為三種方法:電子壓力計測壓法、光纖測壓法、毛細管測壓法。
[0004]電子壓力計測壓法:最高耐溫為200°C，短期測量。
[0005]光纖測壓法:光纖測壓法多選用光纖法布里-帕羅(F - P)腔測壓，而F — P (分為EFP1、IFPI)傳感器導(dǎo)入纖為單模，單模的導(dǎo)入纖只能與單模傳輸纖相熔接，目前階段單模光纖最高而溫為300°C，即現(xiàn)有光纖壓力測量系統(tǒng)最高耐溫為300°C。
[0006]毛細管測壓法
[0007]優(yōu)點:
[0008]毛細管測壓具有井下無任何電子元器件、無任何高精密度器件、抗腐蝕、耐高溫，在高溫井(SAGD注汽生產(chǎn)井、火驅(qū)井)等特殊高溫場合，毛細管測壓法對井下壓力測量起到舉足輕重的作用。
[0009]缺點:
[0010]大多數(shù)毛細管測壓井，以井口壓力變送器所測壓力作為井下毛細管出口處壓力、將測量到的井口壓力變送器壓力加減0.1MPa作為井下壓力或地面毛細管出口處壓力變送器所測壓力值加井底到井口垂直氮氣柱壓力估算值，面臨測壓精度低。
[0011]毛細管需要間斷性補充氮氣、人工勞動強度大、不便于管理:毛細管測壓的理想條件是在井下毛細管出口處，地層壓力與毛細管內(nèi)氮氣的壓力達到一個平衡，而當?shù)貙訅毫档蜁r，由于毛細管內(nèi)氮氣壓力高于地層壓力，使得一部分氮氣進入地層，此時仍可達到毛細管出口處地層壓力與毛細管內(nèi)氮氣壓力相平衡，但當?shù)貙訅毫χ匦律邥r，地層的壓力大于毛細管內(nèi)氮氣的壓力，則壓力平衡點將上移至毛細管內(nèi)，一部分地層液體將進入毛細管，若不及時向毛細管中補充氮氣，將有更多的地層液體進入毛細管，很可能出現(xiàn)毛細管中攜帶的泥沙阻塞毛細管。為了保證測壓準確性、避免毛細管阻塞現(xiàn)象的發(fā)生，就需要定期或不定期的人為的打開氮氣瓶及毛細管的手動閥門向毛細管中手工補充氮氣，以保證壓力平衡點位于毛細管出口處。對于毛細管測壓井，補氮制度要求每周不間斷的每井至少補充氮氣兩次，每井次補充氮氣時間為3min且新疆自然環(huán)境惡劣(夏天熱冬天冷)毛細管測壓井數(shù)多，現(xiàn)場面臨勞動強度大，不便于維護管理等缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法。
[0013]提供熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀及測試方法，提高壓力測量精度的同時，按補氮氣要求自動向毛細管中補充氮氣減輕人工勞動強度方便現(xiàn)場維護與管理。
[0014]熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制測試方法，應(yīng)用溫度補償壓力提高壓力測量精度:熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀與井下熱電偶相配合，應(yīng)用井下毛細管出口處的熱電偶所測溫度與井口溫度變送器所測的溫度、井口毛細管出口處壓力變送器所測壓力相結(jié)合，應(yīng)用極限密度下的極限分段距離累加法，達到應(yīng)用溫度補償壓力提高毛細管測壓精度的目的；
[0015]按定時方式(通過按鍵設(shè)定間隔天數(shù)與間隔天數(shù)下的整點時間設(shè)定)補充氮氣、壓力設(shè)定判斷方式(通過外部按鍵設(shè)定開始補充氮氣的壓力閾值，按0.1MPa步進值設(shè)定)對外控制固態(tài)繼電器SSR，控制外部常閉式電磁閥的打開與關(guān)閉，以控制氮氣源及時向井下毛細管中補充氮氣，避免毛細管阻塞。
[0016]熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制測試方法，其特征在于含有以下步驟:
[0017]壓力判斷方式補充氮氣步驟:
[0018]①、壓力判斷方式補充氮氣模塊:當儀表上電開機后，完成整體全局變量的初始化，按兩次INTO，此時中斷次數(shù)計數(shù)值itOvalueO等于2，返回主函數(shù)；主函數(shù)中判斷全局變量的外部中斷計數(shù)值itOvalueO等于2，進入壓力測量子函數(shù)，首先進行LCD12864清屏，在IXD第一行顯示“壓力1: ”，在IXD第二行顯示“壓力2: ”軟件延時3秒，(3秒更新一次IXD)，循環(huán)調(diào)用AD采集子函數(shù)12次，并存放在無符號整形變量dat2 []數(shù)組中，之后程序找出dat2[]中的最大值、最小值，并將最大值最小值去掉，將dat2[]數(shù)組中剩余10個的無符號整形變量相加，再除以10，將此時的結(jié)果作為最終轉(zhuǎn)換結(jié)果；如果此次轉(zhuǎn)換結(jié)果小于每個通道的壓力標零度值(AD10) 0x333，則在LCD12864的第一行，0X84 (“壓力I ; ”)后面顯示“0.0OMPa”，如果此時的AD轉(zhuǎn)換值大于壓力標零度值(AD10) 0x333，AD轉(zhuǎn)換結(jié)果對應(yīng)壓力值為:AD1= (16* (float) ((^卜4010))/(4011^010)，得出十進制壓力值調(diào)用溫度補償壓力子函數(shù)(按極限分段距離下，極限密度，壓力累加計算出井底壓力)；
[0019]在SAGD注汽井中，井口溫度270°C，井底毛細管出口處溫度為200°C，允許最小壓力誤差值為0.004MPa，求出最小誤差下的沿井筒的最小分段距離
【權(quán)利要求】
1.熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制測試方法，應(yīng)用溫度補償壓力提高壓力測量精度:熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀與井下熱電偶相配合，應(yīng)用井下毛細管出口處的熱電偶所測溫度與井口溫度變送器所測的溫度、壓力變送器所測壓力相結(jié)合，達到應(yīng)用溫度補償壓力提高毛細管測壓精度的目的； 按定時方式補氮:通過按鍵設(shè)定間隔天數(shù)與間隔天數(shù)下的整點時間，當定時時間到時，控制外部器件向井下補充氮氣；壓力判斷方式補氮:通過外部按鍵設(shè)定補充氮氣的壓力閾值，按0.1MPa步進值設(shè)定，當井下壓力低于設(shè)定壓力閥值，則控制外部器件向井下補充氮氣；外部器件控制:當補充氮氣條件達到時，儀表對外控制固態(tài)繼電器SSR，控制外部常閉式電磁閥的打開與關(guān)閉，以控制氮氣源及時向井下毛細管中補充氮氣，避免毛細管阻塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制測試方法，其特征在于含有以下步驟: 壓力判斷方式補充氮氣步驟: ①、壓力判斷方式補充氮氣模塊:當儀表上電開機后，完成整體全局變量的初始化，按兩次INTO，此時中斷次數(shù)計數(shù)值itOvalueO等于2，返回主函數(shù)；主函數(shù)中判斷全局變量的外部中斷計數(shù)值itOvalueO等于2，進入壓力測量子函數(shù)，首先進行IXD12864清屏，在IXD第一行顯示“壓力1: ”，在IXD第二行顯示“壓力2: ”軟件延時3秒，(3秒更新一次IXD)，循環(huán)調(diào)用AD采集子函數(shù)12次，并存放在無符號整形變量dat2[]數(shù)組中，之后程序找出dat2[]中的最大值、最小值，并將最大值最小值去掉，將dat2[]數(shù)組中剩余10個的無符號整形變量相加，再除以10，將此時的結(jié)果作為最終轉(zhuǎn)換結(jié)果；如果此次轉(zhuǎn)換結(jié)果小于每個通道的壓力標零度值(ADlO) 0x333，則在LCD12864的第一行，0X84 (“壓力I ; ”)后面顯示“0.0OMPa”，如果此時的AD轉(zhuǎn)換值大于壓力標零度值(AD10)0x333，AD轉(zhuǎn)換結(jié)果對應(yīng)壓力值為:AD1= (16* (float) (dat-AD10)) / (ADI1-AD10)，得出十進制壓力值調(diào)用溫度補償壓力子函數(shù)(按極限分段距離下，極限密度，壓力累加計算出井底壓力)； 在SAGD注汽井中，井口溫度270°C，井底毛細管出口處溫度為200°C，允許最小壓力誤差值為0.004MPa，求出最小誤差下的沿井筒的最小分段距離
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制測試方法，其特征在于能夠與井下的熱電偶相配合、根據(jù)極限分段距離下極限密度，達到溫度補償壓力提高毛細管測壓精度的目的，應(yīng)用井口的壓力變送器形成4~20mA電流環(huán)，完成壓力采集，同時能夠完成定時(通過按鍵完成定時天數(shù)間隔設(shè)定、整點設(shè)定)打開氮氣源向井下毛細管補充氮氣或壓力判斷方式(壓力閾值通過按鍵方式設(shè)定)打開氮氣源向井下毛細管補充氮氣。
4.熱電偶溫度補償壓力測量補氮控制儀，其特征在于: (1)、數(shù)據(jù)采集: ①、第一路數(shù)據(jù)采集描述: 外部壓力變送器電流從第一連接器的I腳流入，流經(jīng)第十四電阻后，從第一連接器的2腳流出，重新流回到井口熱電偶儀表的負輸入端，在第十四電阻的兩端形成I~5V電壓，但此電壓為差動電壓，差動電壓的正輸入端連接第十六電阻，第十六電阻連接到第十三集成塊的2腳，第十三集成塊的2腳與第二十二電阻相連后連接到第十三集成塊的I腳；差動電壓經(jīng)第十四電阻的負輸入端連接到第十七電阻的一端，第十七電阻的另一端與第十三集成塊的3腳相連，同時第十三集成塊的3腳，連接到第二十一電阻的一端，第二十一電阻另一端接地；這樣第十三集成塊的I腳形成單端的I~5V電壓，第十三集成塊的8腳接6V電源、4腳接地；第十三集成塊的I腳的單端I~5V電壓輸入到12位11路的串行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器U14的I腳，數(shù)字量轉(zhuǎn)換器U14在單片機控制下完成轉(zhuǎn)換后，通后16腳輸入到單片機； ②、第二路數(shù)據(jù)采集部分:外部壓力變送器電流從第二連接器的I腳流入，流經(jīng)第十五電阻電阻后，從第二連接器的2腳流出，重新流回到井口熱電偶儀表的負輸入端，則在第十五電阻的兩端形成I~5V電壓，但此電壓為差動電壓，差電壓的正輸入端與第二連接器的I腳相連并連接第十九電阻，第十九電阻連接到第十三集成塊的6腳，第十三集成塊的6腳與第二十四電阻相連后連接到第十三集成塊的7腳；差動電壓第十五電阻的負輸入端，連接到第二十電阻的一端，第二十電阻的另一端與第十三集成塊的5腳相連，同時第十三集成塊的5腳，連接到第二十三電阻的一端，第二十三電阻另一端接地；這樣第十三集成塊的7腳形成單端的I~5V電壓，單端I~5V電壓輸入12位11路的串行模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器的2腳； 第十四集成塊模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器的15、16、17、18、19腳分別與單片機的5、4、3、2、1腳相連； (2)、實時時鐘部分: 單片機6、7、8腳分別與第四集成塊的7、5、6腳相連；第四集成塊的I腳接電源+5V，I腳接極性第四電容的正端，第四電容的負端接地，8腳接外部備用電池的正極，外部備用電池的負極接地、第四集成塊的2、3腳分別與外部晶振的兩端相連，第四集成塊的4腳接地； (3)、對外數(shù)據(jù)傳輸部分: 數(shù)據(jù)傳輸芯片的16腳接正5V電源,2腳接極性第十一電容的正端，第十一 電容的負端接數(shù)據(jù)傳輸芯片16腳，數(shù)據(jù)傳輸芯片的14腳接第一接口的3腳，數(shù)據(jù)傳輸部分芯片的13腳接第一接口的2腳，數(shù)據(jù)傳輸部分芯片的6腳接極性第九電容的負端，第九電容的正端接地，數(shù)據(jù)傳輸芯片的1腳接極性第八電容的正端，第八電容的負端接數(shù)據(jù)傳輸芯片的3腳；數(shù)據(jù)傳輸芯片的4腳接極性第七電容的正端，第七電容的負端接數(shù)據(jù)傳輸芯片的5腳；數(shù)據(jù)傳輸芯片的11腳接單片機的11腳，數(shù)據(jù)傳輸芯片的12腳接單片機的10腳；數(shù)據(jù)傳輸芯片的15腳接地；數(shù)據(jù)傳輸芯片的7、8、9、10腳不連； (4)、IXD顯示部分: LCD 第二接口的 1、20 腳接地，2、19、17 腳接正 5V ;第二接口的 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15 腳分別與單片機的 32、33、34、21、22、23、24、25、26、27、28、35 相連； (5)、電源部分: 電源部分包括兩部分: ①、5V電源部分: 外部的9V電源通過圓形電源接口與電源開關(guān)SW-DPDT相連，電源開關(guān)SW-DPDT連接到極性第二電容的正端，極性第二電容的負端連接到地；極性第二電容的正端與線性穩(wěn)壓器第六集成塊的3腳相連，線性穩(wěn)壓器的4腳與線性穩(wěn)壓器的2腳相連，2腳接第六電容的一端，第六電容的另一端接地；第六集成塊的2腳接發(fā)光二極管的正端，發(fā)光二極管的負端接第L電阻的一端，第L電阻另一端接地；第六集成塊的2腳接極性第五電容的正端，極性第五電容的另一端接地，第六集成塊的I腳接地；此時第六集成塊的2腳輸出5V電壓； ②、6V電源部分: 外部輸入的直流9V電壓，接極性第一電容的正端，極性第一電容的負端接第二電阻的一端，第二電阻的另一端接地；線性穩(wěn)壓器的3腳接9V電源，線性穩(wěn)壓器的2腳接線性穩(wěn)壓器的4腳，線性穩(wěn)壓器的2腳同時接第五電阻的一端，第五電阻的另一端與極性第一電容的負端相連；線性穩(wěn)壓器的2腳接第三電容的一端，第三電容的另一端接地，此時線性穩(wěn)壓器的2腳輸出正6V電壓； (6)、復(fù)位電路: 極性第十電容的正端接正5V，極性第十電容的負端接第七電阻的一端，第七電阻另一端接地，極性第十電容的負端接單片機的9腳； (7)、晶振電路: 晶振的一端接極性第十二電容的正端，第十二電容的正端接單片機的18腳，極性第十二電容的負端與極性第十三電容的負端相連并接地，極性第十三電容的正端，接單片機的19腳，同時極性第十三電容的正端接晶振的另一端； (8)、單片機在線下載器接口電路: 單片機的6腳與在線下載器接口的I腳相連，單片機的8腳與在線下載器接口的3腳相連，單片機的7腳與在線下載器接口的5腳相連；在線下載器接口的1、2兩腳用路線帽相連，3、4兩腳用路線帽相連，5、6兩腳用路線帽相連；在線下載器接口的2腳與第三接口的I腳相連，在線下載器接口的4腳與第三接口的7腳相連，在線下載器接口的6腳與第三接口的9腳相連，第三接口的5腳與單片機的9腳相連，第三接口的10腳與地相連。
【文檔編號】E21B47/06GK103775060SQ201310103657
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】王金龍, 袁新生, 韓吉聲, 潘勇, 胡承軍, 蘆志偉, 李士建, 努爾買買提, 薛謹 申請人:中國石油天然氣股份有限公司