专利名称：存储式电子压力、验封、流量综合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油测井仪器，应用于液力投捞机械细分注水井的测压、验封及分层流量测试。
目前，国内各大油田的注水技术，绝大部分采用偏心分层配水技术，这种技术的特点是每一个偏心配水器只能供一层配水，而且偏心配水器之间间距最小为7米。由于，目前稳油控水的需要，分层配水需进一步细分，这样现有的偏心分层配水技术已满足不了需要。基于这种情况，油田相继研制了细分注水技术，即液力投捞机械细分注水技术，这种技术可使两层之间缩短到2米，并且一个堵塞器装有3个水咀，目前这种技术在各大油都进行了不同程度的推广应用，但是，至今这种技术却没有一套完整的配套测试仪。近两三年以来，国内某些研究部门，对测压、验封、流量这些参数的测试仪器分别进行了研制，由于所研制出的仪器只能测得单一参数，并且仪器体积大，可靠性差，未得到现场需要的认可。为了解决目前对机械细分注水井的测压、验封及流量测试，国内多家科研单位进行研究，但至今未能得到解决。
本实用新型的目的在于提出一种存储式电子压力、验封、流量综合测试仪，为液力投捞机械细分注水井提供完整、配套的测试仪器。
本实用新型的主要技术内容是该测试仪是根据流体力学中孔板流量计原理设计的，即孔板流量的理论公式为Q=αA02gP1-P2r--------------(1)]]>其中Q流量α总的流量系数
A0孔板园孔面积P1孔前压力P2孔后压力9重力加速度r液体重度(单位体积重量)在孔板结构和流体性质一定的情况下，流体经过孔板的流量
K为流量系数A0孔板园孔面积P1孔前压力P2孔后压力设定不同的流量Q值和A0，测得P1、P2值，从而得出流量Q与A0、P1-P2三者之间的关系曲线，由此曲线对应得出不同孔径截面积的K值。然后根据公式(2)和测得的P1、P2值计算相应的流量值。
本实用新型的结构为，该测试仪是由机械部分、电路部分组成；机械部分由配水体、尾帽组成；配水体由三个纵向排列的ⅠⅡ、Ⅲ3个流道构成，流道Ⅰ为注水流道，Ⅱ、Ⅲ为出水流道，注水流道直径大于出水流道直径，出水流道Ⅱ、Ⅲ下端分别装有水咀12，并通过压盖13和螺钉固定在流道上，在注水流道Ⅰ的上端外侧开有可开关的注水孔C，在出水流道Ⅲ的上端外侧也开有可开关的注水孔D，在出水流道Ⅱ、Ⅲ的外侧对应于井下配水器的入水孔的位置开有注水孔E、F，在注水流道和出水流道的上端分别装有压力传感器8，出水流道Ⅱ、Ⅲ的压力传感器分别通过导压管11与水咀12连接，注水流道Ⅰ的传感器获取出水流道Ⅱ、Ⅲ的水咀前压力，出水流道Ⅱ、Ⅲ的传感器获取水咀后压力，三个压力传感器的信号线分别接入电路部分；电路部分由电路板4和电池5组成并装于托架3上，其下端通过过度短节7与配水体密封连接，上端装有七芯插头2，电路部分外装有密封外壳6，外壳6与打捞帽1密封连接，配水体下端与尾帽10密封连接，尾帽10中心部位开有下级注水通道Ⅳ；该仪器的电路板由测量放大电路21、22、23、模拟开关电路24、电压频率转换器25、26、中央处理器27、时钟电路28、数据存储器29、通讯电路30、温度测量电路31、指示电路32、电源电路组成；测量放大电路21、22、23采用AD626AN芯片，其输入端分别与3个压力传感器8连接，将压力传感器输出的表征压力大小的电压信号放大，21和22输出端与模拟开关电路24连接，模拟开关电路采用MAX319芯片，实现两个通道的切换，完成测量通道信号的分时采样，其输出与电压频率转换器25连接，电压频率转换器由AD537JD芯片组成，将变化的电压信号转换为变化的频率信号，其输出与中心处理器27连接，中心处理器由8051单片机组成，测量放大电路23的输出直接与电压频率转换器26连接，将变化的电压信号转变为变化的频率信号，26的输出与中心处理器27连接，AD537JD可将0-1V电压信号转换成为0-10KHZ的范围的频率信号有效平滑了水咀前和水咀后压力的瞬时波动，使中心处理器在6.5秒的采样时间内取得稳定的测量结果；时钟电路28采用PCF8583P芯片，产生独立的时钟信号进入中心处理器，保证整个系统在初始化以后的时钟控制下可靠工作；温度测量电路31采用DS1820芯片用于检测压力传感器及电路仓内的环境温度，其温度信号输入到中心处理器27进行存储，该温度值在仪器进行回放过程中对压力信号进行温度补偿，以保证压力测量精度达到万分之五以内；数据存储器29采用24LC65芯片，数据存储器与中心处理器采用I2C总线串行通讯连接，数据存储器具有掉电保护功能，用来保存采样到的信号和工作参数表；通讯电路30由MAX3223芯片组成，其输入输出分别与中心处理器和计算机通信口双向连接，其功能将0-5V的信号转换成标准的RS-232C的±12V信号，实现仪器与计算机通讯；指示电路32由三极管Q1、Q2及电阻R16、R17、R18组成，其输入端与中心处理器TXD连接，输出通过输出端口JPI与指示灯连接，用于指示仪器是否正常。电源电路由MAX883芯片、LP2950芯片、2DH952芯片组成，由端口JPI输入7.5V直流电压，输出5V直流电压供给各元件使用。
该仪器的的软件采用扩展的MCS-51指令集，全部用C-51编写，编译后下载在中心处理器内的程序存储器中，然后进行加密处理；该仪器的地面软件采用PASCAL语言编写，系统软件可以实现对仪器的工作参数设置，数据回放，图形表格显示打印。
本实用新型的技术效果在于该仪器能够完成液力投捞机械细分注水技术的压力、验封、流量的测量，为油田稳油控水提供准确配水量。解决了现有液力投捞机械细分注水没有专门配套测试仪器的问题。该仪器由于采用孔板流量计原理设计的因此具有结构简单，使用测量方便优点，整个仪器没有可动部件，因此，可靠性强。由于该仪的测量电路采用了压力传感器的压力值存储在数据存储口内，后通过通讯电路送入个人计算机中进行数据回放处理，因此具有使用计算方便，操作简单，数据计算准确可靠的优点。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的A-A剖示图；图3为本实用新型的B-B剖示图；图4为本实用新型第3层注水量测试仪；图5为本实用新型的电路方框图；图6为本实用新型的电路原理图。
实现本实用新型实施例如图所示。
本实用新型的尾帽部分可以更换为第3层注水量测试仪，第3层注水量测试仪由配水体和电路部分组成，配水体为纵向流道Ⅴ，其侧面开有第3层出水口G，其上端安装有水咀12，流道下端安装有压力传感器8，水咀与压力传感器通过导压管11连通，传感器的信号线引入电路部分，其电路部分的结构与存储式电子压力验封、流量综合测试仪的电路部分相同。更换后的测试仪可完成第1、2、3层注水量的测试。
2支或3支外径尺寸不同结构完全一样的测试仪组合在一起，可以测试1、2、3、4层注水量或1、2、3、4、5、6层注水量。
该仪的使用方法流量测试首先将注水流道Ⅰ的可开关的注水孔C打开，同时将出水流道Ⅲ可开关的注水孔D关闭，测试两个层注水量，将仪器下井进入配水位内，注水通过注水流道Ⅰ的可开关注水孔C进入注水流道Ⅰ内，注水流道Ⅰ上端压力传感器8获取了水咀前压力值P1，再经过水咀12分别进入出水流道Ⅱ、Ⅲ，注水通过出水流道Ⅱ、Ⅲ的注水口E、F进入地层，出水流道Ⅱ、Ⅲ上端两个压力传感器8分另获取了水咀后的压力P2、P3，并将P1、P2、P3值保存在数据存储器中。如果需要测量4层或6层注水量时，只需2支或3支外径尺寸不同的仪器即可，如果需要测量3层注水量时只需将仪器的尾帽更换成第三层注水量测试仪，即可测出1、2、3层的注水量。
验封测试将仪器注水流道Ⅰ的可开关注水孔C关闭，同时将出水流道Ⅲ的可开关注水孔D打开，并将两个水咀12封死，这时注水只能通过出水流道Ⅲ的开关口D进入出水通道Ⅲ后，再经出水通道Ⅲ的注水口F进入地层，这时，通过对应的压力传感器取得注水压力值，可以判断封隔器是否密封。
压力测试将注入流道Ⅰ的可开关注水孔C和出水流道Ⅲ的可开关注水孔D关闭，并将两个水咀12封死，这时每支压力传感器可测得对应层位的地层压力值。
该仪器工作过程仪器下井测试前，必须进行初始化设置，即操作人员用通讯线联接仪器和个人计算机，然后启动系统软件的通讯程序，用键盘输入采样间隔和采样点数，形成工作参数表，确认无误后再由个人计算机发送到井下仪器数据存储器中的固定区域内，完成测试仪器工作前的初始化工作。
仪器下井前，将仪器工作电源接通，仪器便按照工作参数表中规定的采样点数和采样间隔进行工作。具体工作过程如下规定的采样时间到来时，时钟电路发出复位脉冲，中心处理器从休眠状态进入工作状态，它首先发出指令接通模拟电路电源，电源稳定后打开模拟开关中的第一通道，然后启动计数器T0和T1，同时测量出水通道Ⅱ上水咀前后的两个压力值，6.5秒后结束采样，将该值保存到数据存储器中，中心处理器接着发出指令，将模拟开关切换到第二通道，启动计数器T0和T1，同时测量出水通道Ⅲ上水嘴前后的两个压力值，6.5秒后结束采样，然后从温度测量电路读出一个温度值，一起存到数据存贮器中，进而结束一个点采样，中心处理器发出指令关闭模拟电路电源，仪器进入休眠状态，等待下一个采样时钟的到来，电路重复以上过程，直到完成工作参数表中所规定的内容，最后进入休眠状态，等待仪器起出，仪器起出后，联接仪器与个人计算机，在计算机上运行系统软件，实现测试数据的回放。系统软件、运用测试数据中的温度值对压力数据进行温度修正，然后对校准后的压力值进行计算，假如流量测试将水咀前后压力P1、P2、水咀截面积A0及通过A0查找相应的K值代到Q=KA0P1-P2]]>公式中即可算出流量值，若是验封或测压力则在个人计算机屏幕上直接显示三条压力曲线(注水压力、二个水咀后压力)可直观反应封隔器密封情况等，也可以把结果通过打印机输出，从而完成一个完整的测试试验。
权利要求1.存储式电子压力、验封、流量综合测试仪，其特征在于该测试仪的结构由机械部分和电路部分组成；其机械部分由配水体和尾帽组成；配水体由三个纵向排列的(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)3个流道构成，流道(Ⅰ)为注水流道，(Ⅱ)(Ⅲ)为出水流道，注水流道直径大于出水流道直径，出水流道(Ⅱ)(Ⅲ)下端分别装有水咀(12)并通过压盖(13)和螺钉固定在流道上，在注水流道(Ⅰ)的上端外侧开有可开关的注水孔(C)，在出水流道(Ⅲ)的上端外侧也开有可开关的注水孔(D)，在出水流道(Ⅱ)(Ⅲ)的外侧对应于井下配水器的入水孔的位置开有注水孔(E)(F)，在注水流道(Ⅰ)和出水流道(Ⅱ)(Ⅲ)的上端分别装有压力传感器(8)，出水流道(Ⅱ)(Ⅲ)的压力传感器分别通过导压管(11)与水咀(12)连通，三个压力传感器的信号线分别接入电路部分；电路部分由电路板(4)和电池(5)组成，并装于托架(3)上，其下端通过过度短节(7)与配水体密封连接，上端装有七芯插头(2)，电路部分外装有密封外壳(6)，外壳(6)与打捞帽(1)密封连接；配水体下端与尾帽(10)密封连接，尾帽(10)中心部位开有下级注水通道(Ⅳ)；电路板由测量放大路(21)(22)(23)、模拟开关电路(24)、电压频率转换器(25)、(26)、中央处理器(27)、时钟电路(28)、数据存储电路(29)、指示电路(32)组成；测量放大电路(21)(22)(23)采用(AD626AN)芯片，其输入端分别与3个压力传感器(8)连接，测量放大电路(21)和(22)输出端与模拟开关电路(24)连接，模拟开关电路采用MAX319芯片，(24)的输出与电压频率转换器(25)连接，电压频率转换器由AD537JD芯片组成，(25)的输出与一中心处理器(27)连接，中心处理器由8051单片机组成，测量放大电路(23)的输出直接与电压频率转换器(26)连接，(26)的输出与中心处理器(27)连接，时钟电路(28)采用(PCF8583P)芯片，其时钟信号送入中心处理器(27)，温度测量电路(31)采用(DS1820)芯片，其温度信号输入到中心处理器(27)进行存储，数据存储器(29)采用(24LC65)芯片，数据存储器与中心处理器采用I2C总线串接通讯连接，通讯电路(30)由(MAX3223)芯片组成，其输入输出分别与中心处理器和计算机通信口双向连接，指示电路(31)由三极管(Q1)(Q2)及电阻(R16)(R17)(R18)组成，其输入端与中心处理器(TXD)连接，输出端通过输出端口JPI与指示灯连接，电源电路由(MAX883)芯片(LP2950)芯片(2DH952)芯片组成由端口JPI输入7.5V直流电压，输出5V直流电压供给各元件使用。
2.根据权利要求1所述存储式电子压力、验封、流量综合测试仪，其特征在于机械部分的尾帽可以更换为第3层注水量测试仪，可测试1、2、3层的注水量，第3层注水量测试仪的结构由配水体和电路部分组成，配水体为纵向流道(Ⅴ)，其侧面开有第3层出水口(G)，其上端安装有水咀(12)，流道下端安装有压力传感器(8)，水咀与压力传感器通过导压管(11)连通，压力传感器的信号线引入电路部分，其电路部分的结构与存储式电子压力、验封、流量综合测试仪的电路部分结构相同。
3.根据权利要求1所述存储式电子压力、验封、流量综合测试仪，其特征在于2支或3支外径尺寸不同的结构完全一样测试仪组合在一起，可以测试1、2、3、4层注水量或1、2、3、4、5、6层注水量。
专利摘要本实用新型为一种石油测井仪器,存储式电子压力、验封、流量综合测试仪,根据流体力学中孔板流量计原理设计的,该测试仪由机械部分和电路部分构成,机械部分由配水体和尾帽组成,配水体由三个纵向排列的流道构成,三个流道上装有压力传感器,下端设有尾帽,压力传感器的信号分别送到电路部分,电路部分由电路板和电源构成,该仪器具有结构简单,使用方便,可靠性强的优点可完成压力投捞机械细分注水技术的压力、验封、流量的测量。
文档编号G01D21/00GK2322131SQ9722911
公开日1999年6月2日 申请日期1997年10月5日 优先权日1997年10月5日
发明者张代秋 申请人:李照崴