井口防盜式電子壓力表的成功開發(fā)與應(yīng)用
針對井口機(jī)械壓力表測量誤差較大，壓力表及原油易被盜等問題，研制成功井口防盜 式電子壓力表。該壓力表分為一次儀表和二次儀表兩大部分。前者安裝在井口，僅留3個(gè)測試觸 點(diǎn)；后點(diǎn)隨身攜帶，利用3個(gè)測試觸點(diǎn)測壓，測壓范圍0~20MPa，測量誤差為±1.5%，可存 儲(chǔ)1000口油井的井口壓力。3臺(tái)試制的井口防盜式電子壓力表投入現(xiàn)場應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn) 確地測量油井壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)也能滿足現(xiàn)場惡劣外部環(huán)境下壓力表及原油的防盜需要.
在采油生產(chǎn)日常管理中，快速、準(zhǔn)確獲得生產(chǎn) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是非常重要的。傳統(tǒng)的壓力資料獲取方法 是在井口安裝機(jī)械壓力表，測量誤差較大，且壓力 表易被盜，并從取壓口盜取原油。為了解決井口機(jī) 械壓力表及原油被盜問題，中原油田采油工程技術(shù) 研究院與第四采油廠合作，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際及現(xiàn)代電 子技術(shù)，于2000年開發(fā)研制成功井口防盜式電子 壓力表，獲得了較滿意的使用效果。
防盜思路與總體方案
目前測取井口壓力一般采用取壓“拷克”，進(jìn) 行壓力測量時(shí)，安裝壓力表即可。由于外部環(huán)境的 復(fù)雜，“拷克”常被破壞，并從此處盜取原油，故 許多油井都不留取壓口。針對這種情況，決定采用 電子壓力表解決快速安全測取壓力的問題。電子測 壓最主要的幾個(gè)環(huán)節(jié)是傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/span> 信號(hào)，放大電路放大該信號(hào)，最后通過處理電路讀 取及存儲(chǔ)，完成壓力測量。由此可見，將傳感器及 放大電路放在井口，埋置在管道內(nèi)，外部僅留幾個(gè) 測試觸點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)防盜。
在井口防盜電子壓力表的思路確定后，關(guān)鍵的 問題是確定整個(gè)電子壓力表的總體技術(shù)方案。井口 防盜式電子壓力表分兩大部分：一次儀表與二次儀表，屬硬件。一次儀表包括傳感器及放大電路；二 次儀表包括電源及顯示、存儲(chǔ)、控制部分。一次儀 表安裝在井口，僅留3個(gè)測試觸點(diǎn)；二次儀表則隨 身攜帶，利用3個(gè)測試觸點(diǎn)測壓，安全可靠。
1.一次儀表選型
傳感器及放大電路封裝外露觸點(diǎn)如圖1所示 (圖中1、2、3為測試觸點(diǎn)，0為定位爪）。
選用電阻式應(yīng)變傳感器，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡 單，體積小，精度高；線性度好，靈敏度高；滯后 和蠕變都較小，疲勞壽命長；容易與二次儀表相匹 配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?？紤]尺寸及信號(hào)穩(wěn)定的需要，選 用LM358運(yùn)算放大器放大信號(hào)。該運(yùn)算放大器優(yōu) 點(diǎn)是：單電源供電；可穩(wěn)定輸出0~5V電壓；放 大增益及抗干擾性好。經(jīng)認(rèn)真考慮，將傳感器及放 大電路封裝在標(biāo)準(zhǔn)堵頭中，雖然調(diào)試不便，但整體安裝、拆卸方便，外部僅留3個(gè)接觸點(diǎn)，防盜性 好，能很好地滿足現(xiàn)場需求。
2.二次儀表選型
采用2節(jié)9 V電池并聯(lián)作為電源;選用小尺寸 液晶顯示板；采用成品化機(jī)殼；使用薄膜鍵盤，5 個(gè)鍵為：預(yù)置、回放、定位、置數(shù)和測量，基本滿 足測試需要。二次儀表電路部分的原理如圖2所 示。圖中ADC0809為A/D轉(zhuǎn)換器，將從一次儀表 獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；AT8951為低耗 高性能單片機(jī)；2864為E2PROM電可擦寫存儲(chǔ)器， 存儲(chǔ)程序及測試數(shù)據(jù)。
3.軟件編制
軟件共分幾個(gè)大的模塊：初始化模塊、數(shù)據(jù)采 集模塊、顯示控制模塊、按鍵控制模塊、存儲(chǔ)控制 模塊、回放控制模塊和故障處理模塊。針對現(xiàn)場復(fù) 雜環(huán)境，為避免偶然因素影響程序正常工作，添加 軟件陷阱“軟件看門狗”，使偶然跑飛的程序能夠 很快回到工作狀態(tài)。圖3為軟件程序流程圖。
4.調(diào)試
(1)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將堵頭安裝在管線上，對管 線加壓，并變換壓力5 ~6次，每次持續(xù)12 h以 上，測壓，檢驗(yàn)儀器性能。
(2)調(diào)整實(shí)驗(yàn)室溫度進(jìn)行連續(xù)測壓。
(3)二次儀表開機(jī)，并連接一次儀表，不停歇測壓，直至電池電量耗凈.
5.性能特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)
井口防盜式電子壓力表的性能特點(diǎn)：能測長期 靜態(tài)高壓；耐腐蝕；具有防盜性；質(zhì)量輕，攜帶方 便、易操作；性能穩(wěn)定，可靠性高，可存儲(chǔ)1_ 口井的井口壓力。技術(shù)指標(biāo)：測量范圍0~20 MPa；測量誤差為±1.5%;測量介質(zhì)環(huán)境溫度為 -10?+70=€ ;供電電源DC9V。
結(jié)束語
3臺(tái)試制的井口防盜式電子壓力表投人現(xiàn)場應(yīng) 用，取得了積極成果。該壓力表現(xiàn)場安裝方便，測 試簡單，安全可靠，基本上達(dá)到了研制的目標(biāo)。
井口防盜式電子壓力表的成功開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn) 了快速、準(zhǔn)確地測量油井壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)也能滿足惡 劣外部環(huán)境下壓力表及原油的防盜需要。
