专利名称：采油井液面连续测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田作业工具，尤其是涉及一种用于对抽油 机井液面深度连续进行监测的仪器。
技术背景抽油机井动液面深度是一个需要不断测量的重要参数，目前在油 田开发测试领域中，对油井动液面进行监测的仪器，主要为电子管回 声仪和晶体管回声仪。但采用这两种仪器测量时存在如下缺陷由于 利用这两种仪器进行测量，每测试一次油井动液面都需要人工拆卸井 口并装置一次换声弹，由此产生卸压导致动液面发生变化，影响了测 量的准确度；此外，需要工人在现场长时间连续工作，劳动强度大， 费时费力，且测试数据量小，不能满足对单井液面数据监测分析的要 求。实用新型内容为了解决现有抽油井动液面测量技术中存在的利用现有仪器测 量不准确、费力费时的问题，本实用新型提供一种采油井液面连续测 试仪，该种采油井液面连续测试仪能够实现对抽油井动液面的连续测 量，不需要拆卸井口，具有测量准确、高效，可实现连续测量的特点。本实用新型的技术方案是该种采油井液面连续测试仪，包括供 电电源、主要由磁力开关和微音器构成的气动井口集成模块以及主 机，其特征在于所述主机由置于仪器壳体内的电源输入管理模块、 CPU核心模块、外部控制接口模块、信号输入与处理模块、数据存储 模块、显示控制模块、键盘接口、通讯接口、动态RAM、 A/D转换模 块组成。其中，所述CPU核心模块由内置有程序的单片机BAC52、逻辑 芯片74HC373以及配套电路组成，复位管脚采用阻容复位电路，单 片机BAC52上的数据接口直接连接所述显示控制模块与动态RAM， 数据口通过逻辑电路74HC373及ALE信号，生成低8位地址，与数 据接口提供的高8位地址供所述显示控制模块及动态RAM地址选择 用。所述电源输入管理模块的CPU控制信号输入端连接至所述CPU核心模块的电源控制信号输出端，所述电源输入管理模块的主电源输 入端作为弓I入供电电源的端口 ，所述电源输入管理模块的若干个不同 电压等级的电源输出端分别连接至主机内相应电压等级的各个模块的工作电源输入端；所述显示控制模块由一个反向器和一组显示控制接口构成，其中 反向器的输出端作为向外接显示器提供片选信号的输出端，显示控制 接口的信号输入端直接与所述CPU核心模块内的CPU数据总线相连， 由CPU控制并输出显示文本，所述显示控制接口的信号输出端作为 向外接显示器提供显示信号的输出端；所述动态RAM的地址及数据总线均与所述CPU核心模块内的CPU 总线直接连接；所述通讯接口由串行RY485与RY232两路通讯模块构成，与所 述CPU核心模块内的转换口相连；所述信号输入与处理模块由运放电路、带通滤波电路组成，其运 放电路的输入端连接至所述微音器的输出端，接收所述微音器输出的 液面波反射信号，其带通滤波电路的输出端连接至所述A/D转换模块 模拟信号输入端；所述A/D转换模块由模数转换器CLY75523及其配套电路组成， 其模拟信号输入端接至所述信号输入与处理模块的模拟信号输出端， 其数字信号输出端连接至所述CPU核心模块内的CPU数字信号输入 端；所述外部控制接口模块由磁力开关24V电平控制电路构成，其 控制信号输入端接至所述CPU核心模块内的高电平输出端，控制信号 输出端接至所述磁力开关的继电器控制信号输入端。本实用新型具有如下有益效果由于采取上述方案后，该仪器依 靠抽油井套管内气压膨胀发声，主机通过磁力开关控制气动井口集成 模块内的发声开关，在击发后，微音器接收套管环空的液面反射波信 号，并转变为电信号送入主机，经主机进行放大、滤波后，送给A/D 转换器，再通过A/D转换器传递给主机内的CPU模块，在内置程序的
控制下CPU将采集到的反射波数据存在存储区内，供计算动液面深度使用，由此实现了在不需要拆卸井口的情况下对抽油井动液面的连续测量。此外，在CPU核心模块的作用下，测量精度大大提高。
图1是本实用新型的组成示意图。图2是本实用新型中电源输入管理模块的电气原理图。图3是本实用新型中显示控制模块的电气原理图。图4是本实用新型中动态RAM的电气原理图。图5是本实用新型中通讯接口的电气原理图。图6是本实用新型中数据存储模块的电气原理图。图7是本实用新型中A/D转换模块的电气原理图。图8是本实用新型中信号输入与处理模块的电气原理图。图9是本实用新型中时钟模块的电气原理图。图IO是本实用新型中CPU核心模块的电气原理图。图11是本实用新型中外部控制接口的电气原理图。图12是本实用新型中键盘接口的电气原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图l所示，该种采油井液面连续测试仪，包括供电电源及气动井口集成模块以及主机。气动井口集成模块包括微音器、放气阀、磁力开关、压力传感器等几部分，是油田上己经广泛使用的一种成熟的机械装置。所述主机由置于仪器壳体内的电源输入管理模块、CPU核心模 块、外部控制接口模块、信号输入与处理模块、数据存储模块、显示 控制模块、键盘接口、通讯接口、动态RAM、 A/D转换模块以及时钟 模块组成，各模块的电气原理图分别如图2至图12所示。其中，如图10所述，CPU核心模块由内置有程序的单片机 BAC52、逻辑芯片74HC373以及配套电路组成，复位管脚采用阻容 复位电路，单片机BAC52上的数据接口直接连接所述显示控制模块 与动态RAM，数据口通过逻辑电路74HC373及ALE信号，生成低8 位地址，与数据接口提供的高8位地址供所述显示控制模块及动态CPU核心模块，用于在内置程序的作用下控制测 试动液面深度，输出测试曲线及数据报告。所述电源输入管理模块的CPU控制信号输入端连接至所述CPU 核心模块的电源控制信号输出端，所述电源输入管理模块的主电源输 入端作为弓I入供电电源的端口 ，所述电源输入管理模块的若干个不同 电压等级的电源输出端分别连接至主机内相应电压等级的各个模块 的工作电源输入端。如图2所示，该模块内外接电源输入为+12V， 元件包括反向截止二极管，自恢复保护电阻Y920，降压稳压元件 581Q、 SQIO、 9B1B，反向电压输出元件1CL7880S，经581Q稳压 输出+3V电压；经SQ10稳压输出+5V电压；经9B1B稳压模块输出 +5丫电压；5V电压经1CL7880S反向转换后，输出-5V电压；土5V 电压经过4个电阻分压后输出士2.5V电压，供A/D转换模块内 CLY75523转换模拟信号使用。所述显示控制模块由一个反向器和一组显示控制接口构成，其中 反向器的输出端作为向外接显示器提供片选信号的输出端，显示控制 接口的信号输入端直接与所述CPU核心模块内的CPU数据总线相连， 由CPU控制并输出显示文本，所述显示控制接口的信号输出端作为 向外接显示器提供显示信号的输出端。由图3结合图10可知，CPU 核心模块内CPU的A15地址线经过反向器反向作为显示屏片选信 号。所述动态RAM的地址及数据总线均与所述CPU核心模块内的CPU 总线直接连接，如图4所示。工作时CPU通过地址线选择写入地址， 数据线写入或读出数据。所述通讯接口由串行RY485与RY232两路通讯模块构成，与所 述CPU核心模块内的转换口相连。两路模块分别由+3V、十5V提供电 源。由图5可知，RY232通讯模块由一片WAY232芯片，4个电容， 4个欧姆保护电阻，2个静电保护器，提供标准的串行232通讯转换 接口。其输入端与CPU的TYD、 RYD 口连接，输出为标准RY232 接口。 RY485通讯模块由一片4Q52芯片、 一片R51489芯片，4个 欧姆保护电阻组成，提供标准RY485通讯接口 。工作时所述CPU核 心模块内的CPU接收来自上位计算机发出的232信号或485信号， 经转换口生成TTL信号进入CPU的RYD， CPU根据接收到的指令 分析判断，执行相应的工作。经TYD管脚发送数据或处理有关事项。 所述数据存储模块其控制信号输入端与所述CPU核心模块内的 CPU数据存储控制信号输出端直接连接，其四根数据线与所述CPU 核心模块内的CPU数据信号输出端连接。由图6可知，存储芯片 SWOBVL1B1的写保护引脚接+3V电源，不限制写功能，可随时写 入数据。RST引脚接+3V电源，保持长工作状态。ROY通过3K电 阻上拉，使模块始终处于硬件空闲模式，由软件控制识别忙于空闲方 式。所述信号输入与处理模块的作用在于接收来自于微音器的液面 反射波信号并传递给置于CPU核心模块前的A/D转换模块，其电气原 理图如图8所示。由运放电路、带通滤波电路组成，其运放电路的输 入端连接至所述微音器的输出端，接收所述微音器输出的液面波反射 信号，其带通滤波电路的输出端连接至所述A/D转换模块的模拟信号 输入端。实际使用时，微音器信号通过信号电缆线接入到运放电路的 输入端，微音器及其微弱信号被有限放大，经过两个低频隔直电容 CB后，滤出低频信号及直流分量，再经过一个电阻及电容组成的滤 波电路滤除高频信号，即保留了 0.5—50Hz的交流微音器信号通过， 滤波后的信号直接输入到A/D转换模块。所述A/D转换模块由模数转换器CLY75523及其配套电路组成， 如图7所示。其模拟信号输入端接至所述信号输入与处理模块的模拟 信号输出端，其数字信号输出端连接至所述CPU核心模块内的CPU 数字信号输入端。此模块的作用在于将模拟信号转换为16位数字信 号，提供给CPU，经CPU分析整理，形成液面测试曲线及液面相关 数据。CLY75523模拟电压及参考电压使用士2.5V供电，数字电压由 +5V提供，芯片工作在双极模式，放大器信号接入第一路模拟输入端。所述外部控制接口模块由磁力开关24V电平控制电路构成，如 图11所示，其控制信号输入端接至所述CPU核心模块内的高电平输 出端，控制信号输出端接至所述磁力开关的继电器控制信号输入端。 其用于在CPU核心模块的程序作用下启动磁力开关控制抽油井套管 内的发声开关发声。
测量动液面深度时，本仪器由CPU核心模块控制气动集成模块内的磁力开关控制套管内的发声开关，在击发后，微音器接收套管环空 的液面反射波信号，并转变为电信号，送入主机后经信号输入与处理模块完成前端放大、滤波，再送给A/D转换模块，转换成数字信号输 送到CPU内，由其将采集到的反射波数据存在数据存储模块内，供计 算动液面深度使用。并同时，在内置程序的作用下，CPU不断地将 采集到的反射波数据存在存储区内，从而连续计算出动液面深度，得 到动液面曲线。由此，实现了在不需要拆卸井口的情况下对抽油井动 液面的连续测量。此外，本仪器由于利用了具有较高精度的单片机， 在CPU核心模块的作用下，使得测量精度大大提高。
权利要求1、一种采油井液面连续测试仪，包括供电电源、主要由磁力开关和微音器构成的气动井口集成模块以及主机，其特征在于所述主机由置于仪器壳体内的电源输入管理模块、CPU核心模块、外部控制接口、信号输入与处理模块、数据存储模块、显示控制模块、键盘接口、通讯接口、动态RAM、A/D转换模块组成；其中，所述CPU核心模块由内置有程序的单片机BAC52、逻辑芯片74HC373以及配套电路组成，复位管脚采用阻容复位电路，单片机BAC52上的数据接口直接连接所述显示控制模块与动态RAM，数据口通过逻辑电路74HC373及ALE信号，生成低8位地址，与数据接口提供的高8位地址供所述显示控制模块及动态RAM地址选择用；所述电源输入管理模块的CPU控制信号输入端连接至所述CPU核心模块的电源控制信号输出端，所述电源输入管理模块的主电源输入端作为引入供电电源的端口，所述电源输入管理模块的若干个不同电压等级的电源输出端分别连接至主机内相应电压等级的各个模块的工作电源输入端；所述显示控制模块由一个反向器和一组显示控制接口构成，其中反向器的输出端作为向外接显示器提供片选信号的输出端，显示控制接口的信号输入端直接与所述CPU核心模块内的CPU数据总线相连，由CPU控制并输出显示文本，所述显示控制接口的信号输出端作为向外接显示器提供显示信号的输出端；所述动态RAM的地址及数据总线均与所述CPU核心模块内的CPU总线直接连接；所述通讯接口由串行RY485与RY232两路通讯模块构成，与所述CPU核心模块内的转换口相连；所述信号输入与处理模块由运放电路、带通滤波电路组成，其运放电路的输入端连接至所述微音器的输出端，接收所述微音器输出的液面波反射信号，其带通滤波电路的输出端连接至所述A/D转换模块模拟信号输入端；所述A/D转换模块由模数转换器CLY75523及其配套电路组成，其模拟信号输入端接至所述信号输入与处理模块的模拟信号输出端，其数字信号输出端连接至所述CPU核心模块内的CPU数字信号输入端；所述外部控制接口模块由磁力开关24V电平控制电路构成，其控制信号输入端接至所述CPU核心模块内的高电平输出端，控制信号输出端接至所述磁力开关的继电器控制信号输入端。
专利摘要一种采油井液面连续测试仪，主要解决现有仪器测量不准确、费力费时的问题，其特征在于所述主机由置于仪器壳体内的电源输入管理模块、CPU核心模块、外部控制接口模块、信号输入与处理模块、数据存储模块、显示控制模块、键盘接口、通讯接口、动态RAM、A/D转换模块组成，电源输入管理模块的电源输出端分别连接至主机内相应电压等级的各个模块的工作电源输入端，CPU核心模块分别与主机内其余各个模块相连接，外部控制接口模块、信号输入与处理模块分别与磁力开关和微音器相连接。该测试仪能够实现对抽油井动液面的连续测量，不需要拆卸井口，具有测量准确、高效，可实现连续测量的特点。
文档编号E21B47/04GK201050359SQ200620123239
公开日2008年4月23日 申请日期2006年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者全亚丽, 孟庆涛, 董向军, 郭俊敏, 高彦民 申请人:大庆油田有限责任公司