簡述流量自動測調系統

王肖磊

摘 要：流量自動測調系統主要應用于油田注水井的分層流量測調。該系統主要是替代油田上常規的投撈方式的注水井流量測試方法，將固定開度水嘴投撈更換為可調式堵塞器，井下儀器與置于配水器內的可調水嘴對接，通過電機、機械傳動等裝置帶動可調式堵塞器轉動，從而實現對流量的調節，在調節的同時監測流量值的變化，儀器一次下井完成整個注水井各層的配注任務。

關鍵詞：注水井測試 井下儀器 工作原理

流量自動測調系統裝置對目標層注水調節時，首先系統將測調儀下放至到要注水的目標層上方，通過控制器上開臂按鈕或者軟件的開臂按鈕打開調節臂，開臂到位后井下儀自動停止，并給上位機開臂到位狀態信息。地面控制器切換到正常工作狀態，上位機軟件顯示開臂到位。然后下放儀器。完成調節臂與井下的可調水嘴對接。對接后上位機軟件狀態顯示對接成功。此時開收臂按鈕不起作用。控制箱上的正負調按鈕和上位機軟件的正負調按鍵可以進行水嘴的開度調節。進行流量調節時，上位機軟件實時顯示測量的溫度壓力和流量，并且顯示可調水嘴的開度變化。開度的變化步長為3%。調節流量至要求的值或者要求的開度值可利用停止按鈕停止本層的流量調節。此時可上提儀器，使儀器脫離對接狀態。然后利用控制箱上的收臂按鈕或者上位機軟件上的收臂按鍵收回調節臂，調節臂收臂到位后井下儀自動停止收臂動作并給上位機發送收臂到位的狀態信息，使控制箱及時調節到正常工作的電壓。此層的注水調節完成后。這時可對另一目標層進行調節。

1系統主要組成

（1）地面控制器：主要完成對井下測調儀器的電源分配，開臂、調節、測量、收臂。完成井下測調儀器與地面的調制解調。（2）數據采集軟件：實現井下測調儀的數據采集，顯示井下測調儀的工作狀態、實時顯示測量的溫度壓力和流量，并且顯示可調水嘴的開度變化。（3）測調儀組成部分：測調儀主要由超聲流量測量部分，磁定位測量部分，狀態檢測部分、調節控制部分組成。

2測調儀組成部分工作原理

流量測量采用超聲波相位差測量流量原理，壓力、溫度傳感器均采用恒流供電的方式，三種電量信號最終以直流電平方式分時進行A/D轉換，得到測量數據。流量、壓力、溫度測量在開收臂過程中不進行采集。該部分主要由電源電路、單片機電路、編解碼電路、流量信號處理電路、壓力溫度信號處理電路等組成。

電源電路：包括+15V、-15V、+5V、VCC、及+2.5V、2.5V基準電路，為儀器所有功能模塊電路提供電源。+15V、-15V主要為編解碼電路提供電源（雙流量時還為B板模擬開關芯片提供電源）；+5V為電源模塊輸出，VCC為電源芯片輸出為單片機及各參數信號處理電路提供電源；+2.5V為纜頭電壓ZHT、溫度TEM、壓力PRS，流量測量提供AD采集基準。2.5V流量測量芯片和B板提供基準。

單片機電路：單片機電路包括A/D轉換功能、串口發送，聲波發送和接收、編碼、PWM激勵、信號處理控制、方式功能設置等功能模塊。

編解碼電路：編碼采用軟件方式，將信號調制上傳到電纜上。

流量信號處理電路：將傳感器信號分別放大、整形后、進行鑒相、濾波、最后送入A/D進行轉換。

壓力溫度信號處理電路： 壓力、溫度傳感器采用恒流供電方式，輸出到精密放大器電路，最后送入A/D進行轉換。

3磁定位測量部分工作原理

磁定位測量部分主要由壓頻轉換芯片及諧振電路組成。正常情況下，磁定位晶振為頻率為135.7KHz。

4狀態檢測部分工作原理

狀態檢測部分分為兩部分。一部分為開收臂檢測，一部分分為對接和開度檢測。開收臂檢測是用的時線性霍爾傳感器A1302KUA-T，傳感器沒有和磁鋼對上時，傳感器輸出為2.5V。開度和對接檢測使用的是開關霍爾傳感器US5881-L-UA。傳感器沒有和磁鋼對上時，傳感器輸出為0V，對上后，傳感器輸出為5V。

5調節控制部分工作原理

調節控制分為機械部分和電器控制部分。（1）機械部分工作原理；主要由調節臂和凸輪組件完成開收臂，對接等功能。電機輸出中心桿傳動至凸輪傳感器組件內部，經過凸輪傳感器內部的齒輪嚙合傳動至凸輪上面，完成開收臂控制。當調節臂對接時，凸輪內部齒輪嚙合脫開，此時凸輪不轉動，只是調節臂內部萬向節在轉動，完成正負調動作。（2）電氣控制部分工作原理：電機控制電路部分使用MOS管搭建的H橋控制電路。

6結論及認識

流量自動測調系統可以在可調水咀調節過程中，實時直觀的對井下每個吸水層流量的調配過程進行顯示，井下儀器的調節動作和流量測量同步進行，流量測量值實時反映出當前的調節效果。解決了現場實際問題，提高了工作效率。

參考文獻：

[1] 高振濤，侯慶春，肖兵，陳亞，林運興. 注水井偏心電動調配測試技術 [J]. 油氣井測試. 2002 （03）

[2] 王樹海. 注水井分層測壓資料應用 [J]. 石油儀器. 2004 （03）

[3] 孫金峰，張學超，李勇，馬珍福，唐高峰，周思宏. 免投撈實時測控精細注水技術 [J]. 石油機械. 2017 （01）

[4] 徐玉霞，柴世超，李想，汪本武，沈明，張潔，楊友國，阮新芳，何濱，徐文娟，孟國平. 創新應用“一投三分”解決大斜度注水井分層配注 [J]. 鉆采工藝. 2017 （01）