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井下工况状态监测系统研究

作　者: 齐军
导　师: 张铭钧
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 井下工况状态监测电力载波单片机
分类号: TE938
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 363次
引　用: 6次
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内容摘要

采油机组是油田开发的重要机械采油设备，具有排量大、扬程高、地面工艺简单、管理方便等特点，其作用就是将井下的液体抽送到地面。可广泛应用于停喷后的高产油井、高含水井、深井及定向井中，是油田实现高产稳产的重要手段。采油机组测试工艺有别于测井，它是监测井下机组运行状况的传感器装置，而不是勘探地质信息。采油机组运行状态监测对于随时了解油井的生产动态，如地层压力和井底流动压力、分层产量、出油剖面及油层动用状况等，并结合各种生产数据进行分析，通过分析及时掌握油井压力、产量和含水的变化情况，采取适当的措施，制定出合理的工作制度，达到最佳的开采效果具有重要意义。采油机组井下监测系统目前业内最全的测试参数有入口压力、出口压力、入口温度、电机温度、泄漏电流、振动、出口流量。本设计的采油机组井下测试装置测量的参数包括入口压力、电机温度、入口温度、出口压力、振动和泄漏电流，所有的变送器都被封装于安装在井下机组电机尾部的测试仪内。出口流量参数用设置在井口的流量计代替，不计入测试装置的监测参数。本测试仪采用分时测量的方法测量井下各参数，将检测电路测量的信号经过信号调理、A／D转换变成数字信号传送给单片机89S52。单片机将采集的数据简单处理后编码从串行口TXD发送出去，送至井下电力载波专用芯片XR2206的输入端，由其产生FSK(移频键控)信号，经载波功放后输出耦合至井下动力电缆上。井上测试部分采用工控机及基于WINDOWS的数据处理软件。井上电力接口输出的载波信号，经过电力滤波和信号提取滤波，传送到XR2211输入端。XR2211电路接收到FSK信号后，经内部锁相、检波、滤波转换成数字信号，再经光电藕合器隔离送至工控机处理并显示，便于操作者读取、下载和存储，达到实时监控潜油电泵机组运行的目的。本设计为目前国内首次进行的六参数采油机组井下测试装置设计，它比现行的采油机组温度、压力两参数测试装置测试范围更加广泛，测试精度也更高。对提高采油机组的可靠运行将提供更高的技术测量手段，这一产品的成功研制填补了国内采油机组井下多元测试领域的空白。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-19
  1.1 采油机组系统概述  12-14
  1.2 采油机组井下测试装置  14-17
    1.2.1 采油机组测试工艺  14
    1.2.2 国外发展现状  14-16
    1.2.3 国内发展状况  16-17
  1.3 发展趋势及展望  17
  1.4 本项目的主要任务及要求  17-18
  1.5 本章小结  18-19
第2章系统结构设计  19-27
  2.1 下位系统设计  19-23
    2.1.1 机构类型方案设计  19-21
    2.1.2 引压管设计  21
    2.1.3 系统上部接口设计  21
    2.1.4 密封外壳设计  21-22
    2.1.5 电路安装结构设计  22
    2.1.6 过渡接口设计  22-23
    2.1.7 系统电路设计  23
  2.2 测试原理设计  23-24
  2.3 信号传输信道设计  24
  2.4 上位系统设计  24-25
  2.5 本章小结  25-27
第3章系统硬件设计  27-50
  3.1 下位系统总体结构  27-32
    3.1.1 数据采集系统概述  27-30
    3.1.2 下位系统总体结构  30-32
  3.2 检测电路的设计  32-36
    3.2.1 温度测试电路的设计  32-34
    3.2.2 压力测试电路的设计  34
    3.2.3 振动(加速度)测试电路的设计  34-36
    3.2.4 电流测试电路的设计  36
  3.3 下位系统电源及通断控制  36-38
    3.3.1 下位系统电源电路  36-37
    3.3.2 下位系统通断控制电路  37-38
  3.4 上、下位系统通信电路设计  38-47
    3.4.1 电力载波通信技术简介  38-40
    3.4.2 下位机通信  40-41
    3.4.3 信号的调制与解调  41-45
    3.4.4 信号的耦合传送  45-47
  3.5 上位系统电路设计  47-49
    3.5.1 光电耦合器  47-48
    3.5.2 串口通讯电路  48-49
    3.5.3 上位系统数据处理电路  49
  3.6 本章小结  49-50
第4章系统软件设计  50-62
  4.1 下位系统软件设计  51-58
    4.1.1 单片机主程序设计  51-52
    4.1.2 A/D初始化及控制字设置  52-54
    4.1.3 串行口初始化  54-57
    4.1.4 下位系统数据滤波算法  57-58
  4.2 上位系统软件设计  58-61
    4.2.1 井上数据接收处理软件  59-60
    4.2.2 上位系统数据处理算法  60-61
  4.3 本章小结  61-62
第5章实验  62-72
  5.1 室内运行实验  62-64
  5.2 室内振动实验  64-65
  5.3 室内参数测量实验  65
  5.4 现场联机实验  65-71
    5.4.1 实验准备  65-66
    5.4.2 实验过程  66-70
    5.4.3 实验结果分析  70-71
  5.5 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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