专利名称：有杆泵井动液面在线测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田采油技术领域，特别涉及一种抽油机井动液面 深度的在线测量装置。
背景技术：
油田采用抽油机采油时，井下原油动液面是油井采油生产的重要参 数。目前，油井的油套环空动液面获得的方法一般是采用声弹测量或者是 在井内下入压力计进行测量。采用声弹测量需要下入携带炮枪、子弹(氮 气瓶)及测试仪到井下，定期(一般为一个月一次)测试，无法做到连续 测量，无法获得连续动液面数据。在井内下入压力计需要作业时把压力计 和电缆随油管一起下井，施工难度高，成本很高，难以推广。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种有杆泵井动液面在线测量装置，实现井 下原油动液面高度自动化在线测试，能随时在线测试出油井的环空液面数 值，为地质、工程技术人员提供液面数据。克服声弹测量无法获得连续动
液面数据；克服井内下入压力计测量，施工难度高，成本高的不足。
本实用新型采用的技术方案是有杆泵井动液面在线测量装置，主 要由测力传感器Ul、智能检测单元组成，智能检测单元包括运算放大 器U3、单片机U4、时钟芯片U2、存储器U5、键盘、液晶显示屏U6， 其特征在于-
测力传感器Ul的4个桥臂通过4芯电缆分别连接到+3. 3V电源、 电源地及运算放大器U3的2脚和3脚。运算放大器U3的7脚接+3. 3V电源，运算放大器U3的4脚和5脚接电源地，运算放大器U3的1脚和2脚接反馈电位器W2，运算放大器U3的2脚接调零电位器W1， 6脚输出通过电阻R1连接到单片机的4脚(模数转换输入脚)。
单片机U4的1脚和64脚连接+3. 3V电源，单片机U4的63脚接电源地，单片机U4的8脚和9脚接JZ1晶体振荡器，单片机U4的12脚、13脚和14脚分别对应接时钟芯片U2的7脚、6脚和5脚，单片机U4的17、 18、 19、 20、 21脚和22脚分别对应连接键盘的上键Kl、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5和确定键K6，单片机U4的43、 44、45、 46、 47脚和48脚分别对应连接存储器U5的3、 7、 1、 6、 5脚和2脚。单片机U4的62脚、61脚和60脚分别对应连接液晶显示屏U6的1脚、2脚和3脚。
时钟芯片U2的8脚连接+3. 3V电源，时钟芯片U2的4脚接电源地。键盘的上键Kl、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5、确定键K6和键盘的公共端分别接单片机U4的17、 18、 19、 20、 21脚和22脚及电源地。
存储器U5的8脚接+3. 3V电源，存储器U5的4脚接电源地。液晶显示屏U6的4脚接+3. 3V电源，液晶显示屏U6的3脚接电源地。
(1) 单片机U4能依据时钟芯片U2定时采集测力传感器Ul载荷信号，载荷信号经过运算放大器U3放大处理后送至单片机U4的模数转换器入口。
(2) 单片机U4能测量出载荷的动态增量(载荷最大值-载荷最小值)，将动载增量减去摩擦值就得到静态载荷增量，依据静态载荷增量与动液面的线性关系就可以自动计算出动液面数据了，动液面数据显示在液晶屏U6上。
(3) 测量周期、摩擦值、时间校准都是通过键盘K1-K1进行设置的。本实用新型的有益效果是有杆泵井动液面在线测量装置，采用测力传感器+智能检测单元测得准确的动态载荷数值，随时在线测出油井的环空液面数值，为地质、工程技术人员提供了井下液面数据。由于具有显示窗口与键盘，能方便的进行参数设置及数据显示。实现井下原油动液面高度自动化在线测试。克服了声弹测量无法获得连续动液面数据；克服了井内下入压力计测量，施工难度高，成本高的不足。
图1是本实用新型有杆泵井动液面在线测量装置的外型示意图。
图2是有杆泵井动液面在线测量装置的电路图。
具体实施方式
实施例1:以一个有杆泵井动液面在线测量装置为例，对本实用新型作进一步详细说明。
参阅图l。本实用新型有杆泵井动液面在线测量装置，主要由测力传感器Ul和智能检测单元连接组成。测力传感器Ul和智能检测单元共同构成动液面在线测量装置。测力传感器U1采用应变测力传感器。
参阅图2。智能检测单元包括运算放大器U3、单片机U4、时钟芯片U2、存储器U5、键盘、液晶显示屏U6。
运算放大器U3采用AD623运算放大器，单片机U4采用MSP430F1612单片机，时钟芯片U2采用DS1302时钟，存储器U5采用FM251256存储器，液晶显示屏U6采用LCM141C液晶显示屏。
应变测力传感器Ul的4个桥臂通过4芯电缆分别连接到+3. 3V电源、电源地及运算放大器U3的2脚和3脚。运算放大器U3的7脚接+3. 3V电源，运算放大器U3的4脚和5脚接电源地，运算放大器U3的1脚和2脚接反馈电位器W2，运算放大器U3的2脚接调零电位器Wl，6脚输出通过电阻Rl连接到单片机的4脚。
单片机U4的1脚和64脚连接+3. 3V电源，单片机U4的63脚接电源地，单片机U4的8脚和9脚接JZ1晶体振荡器(32768)，单片机U4的12脚、13脚和14脚分别对应接时钟芯片U2的7脚、6脚和5脚，单片机U4的17、 18、 19、 20、 21脚和22脚分别对应连接键盘的上键Kl、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5和确定键K6，单片机U4的43、 44、 45、 46、 47脚和48脚分别对应连接存储器U5的3、 7、 1、6、 5脚和2脚。单片机U4的62脚、61脚和60脚分别对应连接液晶显示屏U6的l脚、2脚和3脚。
时钟芯片U2的8脚连接+3. 3V电源，时钟芯片U2的4脚接电源地。键盘的上键Kl、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5、确定键K6和键盘的公共端分别接单片机U4的17、 18、 19、 20、 21脚和22脚及电源地。
存储器U5的8脚接+3. 3V电源，存储器U5的4脚接电源地。液晶显示屏U6的4脚接+3. 3V电源，液晶显示屏U6的3脚接电源地。
有杆泵井动液面在线测量装置检测原理测力传感器与智能检测单元测量抽油机井的动态载荷，在去除摩擦载荷后得到该井的静载荷增量，由采油工程原理可得知抽油机井的静载荷增量(上行及下行之差)与油井的动液面是比例线性关系的，因此实时测量抽油机井的动态载荷，经过智能检测单元数据处理后就能得到油井环空的动液面。由静载荷增量的比例线性关系计算出油井环空的动液面值并显示到屏幕上。有关测试周期、泵径、含水、油密度、摩擦值都是预先通过键盘设置并存储到智能检测单元的。
安装使用过程
(l)首先，将测力传感器Ul安装在抽油机悬绳器上，通过信号线与智能检测单元相连接。智能检测单元安装在电动机控柜内。
(2)然后，采用抽油机上、下行停机测得上、下行程静载荷。由于运动停止，此时上行的摩擦、震动、惯性及压差附加载荷消失。计算出上、下行的摩擦(惯性+震动+静摩擦载荷)载荷。
(3) 将上、下的摩擦载荷数值存入智能检测单元。
(4) 智能检测单元在测量抽油机周期性的力变化时去除上下摩擦载荷后得到该井的静载荷增量，从而按比例计算出动液面。
上述步骤(2)是初次安装时需要人工操作完成的，以后的测量计算
完全由智能检测单元自动完成，因此能达到实时在线测量动液面的目的。
权利要求1、一种有杆泵井动液面在线测量装置，主要由测力传感器U1、智能检测单元组成，智能检测单元包括运算放大器U3、单片机U4、时钟芯片U2、存储器U5、键盘、液晶显示屏U6，其特征在于测力传感器U1的4个桥臂通过4芯电缆分别连接到+3.3V电源、电源地及运算放大器U3的2脚和3脚；运算放大器U3的7脚接+3.3V电源，运算放大器U3的4脚和5脚接电源地，运算放大器U3的1脚和2脚接反馈电位器W2，运算放大器U3的2脚接调零电位器W1，6脚输出通过电阻R1连接到单片机的4脚；单片机U4的1脚和64脚连接+3.3V电源，单片机U4的63脚接电源地，单片机U4的8脚和9脚接JZ1晶体振荡器，单片机U4的12脚、13脚和14脚分别对应接时钟芯片U2的7脚、6脚和5脚，单片机U4的17、18、19、20、21脚和22脚分别对应连接键盘的上键K1、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5和确定键K6，单片机U4的43、44、45、46、47脚和48脚分别对应连接存储器U5的3、7、1、6、5脚和2脚，单片机U4的62脚、61脚和60脚分别对应连接液晶显示屏U6的1脚、2脚和3脚；时钟芯片U2的8脚连接+3.3V电源，时钟芯片U2的4脚接电源地；键盘的上键K1、下键K2、左键K3、右键K4、返回键K5、确定键K6和键盘的公共端分别接单片机U4的17、18、19、20、21脚和22脚及电源地；存储器U5的8脚接+3.3V电源，存储器U5的4脚接电源地；液晶显示屏U6的4脚接+3.3V电源，液晶显示屏U6的3脚接电源地。
专利摘要有杆泵井动液面在线测量装置，应用于油田抽油机井动液面深度的在线测量。主要由测力传感器U1、智能检测单元组成，智能检测单元包括运算放大器U3、单片机U4、时钟芯片U2、存储器U5、键盘、液晶显示屏U6，以及各元件之间的连接关系。效果是能随时在线测出油井准确的环空液面数值，为地质、工程技术人员提供了井下液面数据。能方便的进行参数设置及数据显示。实现井下原油动液面高度自动化在线测试。
文档编号E21B47/047GK201354633SQ20092010587
公开日2009年12月2日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者张瑞华, 鑫 李, 柏小京 申请人:中国石油天然气股份有限公司