潜油往复抽油机液面信息在线采集装置的制作方法

本实用新型涉及采油技术领域，具体涉及一种潜油往复抽油机液面信息在线采集装置。

背景技术：

目前，国内外各大油田的动液面信息，绝大部分都是由采油工人使用声波测量装置现场测得。由于采油厂面积大，且油井的位置分散，技术人员在测量动液面数据时，需要携带专门工具往返工作于各油井之间。测量时需要较长时间安装调试仪器设备，甚至需要多人配合才能完成测量工作，有时现场测得波形还需在计算机终端进行后期处理，才能得到准确的动液面高度信息。因此，采油厂有限的人力难以满足众多油井动液面信息的高密度采集工作的要求。

另外，离线动液面高度测量解决方案，通过将压力传感器、数据储存器、储能器等与潜油往复抽油机一同置于井下，压力传感器自动将测得数据储存于数据储存器，只能等到下次将抽油机从井下取出时一同取出储存器，在计算机上得到压力传感器测得的历史数据，通过分析计算可以得到动液面的历史信息。这种测量方式只能用于分析潜油往复抽油机特定工作状态下该油井动液面的变化规律，不能为实时控制潜油往复抽油机工作状态提供数据。

采油厂现有设备多使用高电压、大电流驱动，且井下工作环境恶劣。如果单独下低压电源线为传感器供电，并用数据线将实时测量的数据传送到地面，必将受到高温、高压、大电流的干扰，地面将无法得到有效信号。由于井下传感器需要低压直流供电，才能稳定工作，但如果从直线电机供电电源取电，再经隔离为传感器供电，则电机无法检测绝缘，且很难得到稳定的低压电源，供传感器等低压器件使用。因此，井下信息在线测量技术一直没有得到很好的解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为解决现有动液面声波测量方法依赖人员操作，工作量大；离线测量方法只能用于分析潜油往复抽油机特定工作状态下该油井动液面的变化规律，不能实时测量液面数据；在线测量技术因电源原因无法应用于潜油往复抽油机系统的问题，进而提供一种潜油往复抽油机液面信息在线采集装置。

本实用新型为解决上述问题采取的技术方案是：本实用新型的一种潜油往复抽油机液面信息在线采集装置包括：电机定子及在该电机定子内作往复直线运动的动子、定子线圈、独立绕组、内部电缆、电磁隔离装置、整流电路、第一滤波电容、稳压芯片、第二滤波电容、井下控制单元、压力传感器、第一电力载波通信模块、功率放大发送电路、第一耦合电容、动力电缆、第二耦合电容、滤波接收电路、第二电力载波通信模块和上位计算机。

所述定子线圈缠绕在电机定子前端，所述独立绕组缠绕在定子线圈之后，缠绕在电机定子的尾部。

所述独立绕组输出端通过内部电缆连接电磁隔离装置的输入端，所述电磁隔离装置的输出端连接整流电路的输入端，所述第一滤波电容并联在整流电路的输出端，第一滤波电容的两端连接稳压芯片的输入端，所述稳压芯片的输出端并联第二滤波电容，并连接井下控制单元的电源端，所述井下控制单元与压力传感器连接。

所述井下控制单元的输出端连接第一电力载波通信模块的输入端，所述第一电力载波通信模块的输出端连接功率放大发送电路的输入端，所述功率放大发送电路的输出端通过第一耦合电容连接动力电缆；所述动力电缆的另一端连接第二耦合电容的输入端，所述第二耦合电容的输出端连接滤波接收电路的输入端，所述滤波接收电路输出端连接第二电力载波通信模块的输入端，所述第二电力载波通信模块的输出端连接上位计算机。

所述独立绕组用于给井下控制单元、压力传感器、第一电力载波通信模块和功率放大发送电路供电；所述电磁隔离装置用于隔离高压侧和低压侧，防止高压侧冲击窜入低压侧，所述整流电路用于将独立绕组输出的交流电整流为直流电，所述第一滤波电容用于滤除低次谐波分量，所述稳压芯片用于得到稳定直流电压，所述第二滤波电容用于滤除高次谐波分量，所述压力传感器用于采集液面信息数据，并将液面信息数据传输给井下控制单元；所述井下控制单元用于处理压力传感器采集的液面信息数据并将处理好的液面信息数据传输给第一电力载波通信模块；所述第一电力载波通信模块用于将液面信息数据信号调制到特定频段；所述功率放大发送电路用于对液面信息数据进行调理，以适应远距离传输；所述第一耦合电容用于将液面信息数据耦合至动力电缆；所述第二耦合电容用于将动力电缆上的液面信息数据耦合至滤波接收电路；所述滤波接收电路用于滤除载波传送过程中窜入的噪声；所述第二电力载波通信模块用于将信号进行解调，分离液面信息数据和载波信号，并将液面信息数据送至上位计算机储存和处理。

进一步地，所述井下控制单元包括电源管理器件、模数转换单元和微控制单元MCU。

本实用新型的有益效果是：

第一，相对于传统的工作人员使用仪器测量动液面方式，本实用新型采用压力传感器进行测量，可以通过井下控制单元的控制，自动采集和传输液面信息数据，不依赖人员操作，工作量小，节约了人力成本；

第二，压力传感器安装于地下，随时测得动液面信息数据，并通过动力电缆传输到地面，实现了液面数据的实时测量；

第三，本实用新型直接利用动子往复运动在独立的绕组产生的电能进行供电，不需要为井下传感单元单独配置电源，不仅可以避免由潜油电机动力电缆引出电源绝缘不良的问题，更保证了传感器单元稳定工作。

附图说明

图1 本实用新型潜油往复抽油机液面信息在线采集装置的结构及电路连接示意图；

图2 图1中A处的局部放大图；

图3 本实用新型的信号传输部分的结构图；

图中：1-电机定子，2-电机动子，3-定子线圈、4-独立绕组，5-内部电缆，6-电磁隔离装置，7-整流电路，8-第一滤波电容，9-稳压芯片，10-第二滤波电容，11-井下控制单元，12-压力传感器，13-第一电力载波通信模块，14-功率放大发送电路，15-第一耦合电容，16-动力电缆，17-第二耦合电容，18-滤波接收电路，19-第二电力载波通信模块，20-上位计算机。

具体实施方式

具体实施方式：结合图1~3说明本实施方式，本实施方式的潜油往复抽油机液面信息在线采集装置，信息采集部分的结构如图1和2所示，包括：电机定子1及在该电机定子1内做直线运动的动子2、定子线圈3、独立绕组4、内部电缆5、电磁隔离装置6、整流电路7、第一滤波电容8、稳压芯片9、第二滤波电容10、井下控制单元11、压力传感器12、第一电力载波通信模块13、功率放大发送电路14、第一耦合电容15、动力电缆16。

所述定子线圈3缠绕在电机定子1前端，所述独立绕组4缠绕在定子线圈3之后，缠绕在电机定子1的尾部。

所述独立绕组4输出端通过内部电缆5连接电磁隔离装置6的输入端，所述电磁隔离装置6的输出端连接整流电路7的输入端，所述第一滤波电容8并联在整流电路7的输出端，第一滤波电容8的两端连接稳压芯片9的输入端，所述稳压芯片9的输出端并联第二滤波电容10，并连接井下控制单元11的电源端，所述井下控制单元11与压力传感器12连接。

所述井下控制单元11的输出端连接第一电力载波通信模块13的输入端，所述第一电力载波通信模块13的输出端连接功率放大发送电路14的输入端，所述功率放大发送电路14的输出端通过第一耦合电容15连接动力电缆16。

所述独立绕组4用于给井下控制单元11、压力传感器12、第一电力载波通信模块13和功率放大发送电路14供电，所述电磁隔离装置6用于隔离高压侧和低压侧，防止高压侧冲击窜入低压侧，所述整流电路7用于将独立绕组输出的交流电整流为直流电，所述第一滤波电容8用于滤除低次谐波分量，所述稳压芯片9用于得到稳定直流电压，所述第二滤波电容10用于滤除高次谐波分量，所述压力传感器12用于采集液面信息并将采集的液面信息数据传输给井下控制单元11，所述井下控制单元11用于处理压力传感器12采集的液面信息数据并将处理好的液面信息数据传输给第一电力载波通信模块13，所述第一电力载波通信模块13用于将压力传感器12采集的液面信息数据信号调制到某一特定频段，所述功率放大发送电路14用于对液面信息数据信号进行调理，以适应远距离传输，所述第一耦合电容15用于将液面信息数据信号耦合至动力电缆16。

本实施方式的潜油往复抽油机液面信息在线采集装置，信号传输部分的结构如图3所示，包括：井下控制单元11、第一电力载波通信模块13、功率放大发送电路14、第一耦合电容15、动力电缆16、第二耦合电容17、滤波接收电路18、第二电力载波通信模块19和上位计算机20。

所述井下控制单元11的输出端连接第一电力载波通信模块13的输入端，所述第一电力载波通信模块13的输出端连接功率放大发送电路14的输入端，所述功率放大发送电路14的输出端通过第一耦合电容15连接动力电缆16；所述动力电缆16的另一端连接第二耦合电容17的输入端，所述第二耦合电容17的输出端连接滤波接收电路18的输入端，所述滤波接收电路18输出端连接第二电力载波通信模块19的输入端，所述第二电力载波通信模块19的输出端连接上位计算机20。

所述第二耦合电容17用于将动力电缆16的液面信息数据耦合至滤波接收电路18；所述滤波接收电路18用于滤除载波传送过程中窜入的噪声；所述第二电力载波通信模块19用于将信号进行解调，分离传感器输出液面信息和载波信号，并将压力传感器12输出的液面信息经接口电路送至上位计算机20储存、处理。

进一步地，所述井下控制单元11包括电源管理器件、模数转换单元和微控制单元MCU。