油井动液面测量系统的研制

摘要

螺杆泵油井中抽油泵必须保证一定的沉没深度,才能发挥较好效果。当动液面降低到泵挂深度时,泵效降低,严重时发生烧定子现象,出现躺井问题。另外,有一部分泵下掺水井需通过控制动液面来提高掺水效果。因此测定动液面值、控制动液位高度,对合理开发油田、提高采油率具有重要意义。
　　 传统的动液面测量方法由人工操作、人工信号判读。其数据计算整理工作繁琐,误差大、自动化程度低、效率低。本文对目前国内油田使用的动液面测量系统存在的缺点进行分析,在此基础上设计出以MSP430单片机为核心的闭环控制系统。论文提出总体的设计方案,采用机械气弹装置作为次声波信号源。硬件电路包括电源电路、电机正反转控制电路、信号输入和滤波电路、CPU和存储器电路、触摸屏和液晶模块以及TTL转RS232电路等,主要实现声波发射、数据采集、数据处理和存储、界面显示及远程通讯等。按照设计思路完成程序的编写,实现采样、数字滤波、快速傅立叶频谱分析、计算液位值、人机交互界面及闭环控制等功能。信号处理环节采用数字滤波,选用频域分析方法,利用快速傅立叶变换进行频谱分析。结合液面回波的位置和声波在油管中的传播速度计算出液位值。通过判定所得液位值异常情况,选择合理的工作制度。
　　 该系统由单片机取代了传统的模拟滤波器和微控制器,测量数据长期保存不会丢失,编程方便,参数设置灵活,采用数字信号处理。因此,系统稳定可靠,提高了自动化程度以及测量精度。系统采用闭环控制,能及时反映动液面异常情况,并合理选择泵工作制度。实现智能调控、提高采油率以及减少躺井问题的目的。