[发明专利]基于音速传感器的油井多功能自动液面监测仪

说明书

本发明涉及的是油田测试领域，具体涉及的是一种基于音速传感器的油井多功能自动液面监测仪。本发明包括：音速传感器、控制电路、次声波发生器、拾音器、A/D电路、CPU、存储器、DTU、压力传感器、电源系统、井口连接器、壳体；所述的音速传感器、次声波发生器、拾音器、压力传感器与井口连接器连通；井口连接器与油井套管相连通；拾音器信号输出与A/D电路连接；控制电路、A/D电路、存储器、DTU与CPU连接。本发明采用音速传感器测量声音在油井套管内传播的速度，比现有测量音速的方法更精确，因此得到的油井动液面更准确更可靠。本发明根据油井套压大小，采用对内、对外双向放气的方法作为测试声源，既能用于有套压井也能用于无套压井液面的连续自动监测。

技术领域

本发明属于油田测试领域，具体涉及的是基于音速传感器的油井多功能液面自动监测仪。

背景技术

油井动液面是反映油田地层供液能力的重要指标，及时掌握动液面情况，合理调整抽油泵沉没度，使抽油泵吸入口压力稳定在一个合理的范围内，是提高油井工作效率、保证油井稳产、节能减排的重要措施。

目前大部分油井液面监测仪都使用回声原理，即在井口发送一个声波信号，用仪器检测油井内的反射波。发声介质使用无弹头火药子弹、高压氮气瓶压缩气体声弹等，测试方法是人工定期进行操作，使用的设备比较危险、笨重，而且也很难长时间连续测试。也有使用其他诸如电动气枪、电动氮气瓶等测量方式，但因工艺结构复杂，成本较高，使用周期短，因此推广起来比较困难。

采用回声法测试油井液面，液面深度S等于回波时间T乘以音速V除以2，即S＝T*V/2，因此，声音在油井套管中传播的速度V的精确度决定了得到的油井液面深度是否精确；通常情况下，音速V是通过回音标的回波或油管接箍回波时间来确定的。但是，实际工作中大多数油井都没有设置回音标，而且随着再生油管的广泛使用油管长度参差不齐，通过油管接箍回波来确定音速也不够准确，特别是接箍回波不清晰时，需要反复测量甚至无法得出液面值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于音速传感器的油井多功能液面自动监测仪，用于解决目前使用的回声仪音速测不准、功能单一、操作复杂、成本较高、精度低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于音速传感器的油井多功能自动液面监测仪，包括：音速传感器、控制电路、次声波发生器、拾音器、A/D电路、CPU、存储器、DTU、压力传感器、电源系统、井口连接器、壳体；所述的音速传感器、次声波发生器、拾音器、压力传感器与井口连接器连通；井口连接器与油井套管相连通；拾音器信号输出与A/D电路连接；控制电路、A/D电路、存储器、DTU与CPU连接。

作为本发明的进一步方案，所述的音速传感器是超声波测速模块，所述的音速传感器与井口连接器相连通、控制信号、输出信号与CPU连接，用于测量在不同油井套管压力、温度、介质中声音的传播速度。

作为本发明的进一步方案，所述的拾音器是微型压电陶瓷拾音器，拾音面与井口连接器相连通，用于把声音信号转换为电信号，输出信号与A/D电路输入端连接。

作为本发明的进一步方案，所述的次声波发生器包括电动打气泵、储气罐、对外放气电磁阀、对内放气电磁阀以及高压气管；电动打气泵通过控制电路与CPU连接、出气口与储气罐连通；对外放气电磁阀通过控制电路与CPU连接，进气端与井口连接器连通，出气端通过气管连接到壳体的外面；对内放气电磁阀通过控制电路与CPU连接，进气端通过气管与储气罐连接，出气端与井口连接器相连通。

作为本发明的进一步方案，所述的CPU是带有实时时钟的单片机系统。

作为本发明的进一步方案，所述的A/D电路是采样精度10位以上的模数转换电路，可以是单片机自带的，为了获得更高的精度也可以采用单独的A/D芯片或模块。