井筒液面在线监测系统的制作方法

1.本技术涉及油井监测设备的技术领域，尤其是涉及井筒液面在线监测系统。


背景技术：

2.探测油井的井下液面深度，可以了解油井的供液能力，确定抽油泵的沉没深度，制定出合理的油井工作方案；能够判断钻井过程中是否发生井涌和井漏；同时，还可以推算出油层压力，采油指数和有效渗透率等参数，分析能源衰减的异常原因，对合理开发油田有重要意义。
3.相关技术中，测量油井内液面高度时，通常采用击发气枪发声的方式，通过测量气枪发出声音的反馈时间以及速度，计算出液面的高度。气枪发声有充气和放气两种方式，当油井内的压力位于临界值之下，采用充气的方式，反之则采用放气的方式。而油井内的压力通过采用压力传感器测量，并输出套压信号。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为：由于每一油井内的压力均不同，在测量油井液面高度之前，需要选择正确的气枪击发方式，以获得更加准确的液面数据。


技术实现要素：

5.为了提高获得的液面数据的准确性，本技术提供井筒液面在线监测系统。
6.本技术提供的井筒液面在线监测系统，采用如下的技术方案：
7.井筒液面在线监测系统，包括：
8.控制器u1；
9.套压信号获取模块，与所述控制器u1信号连接，所述套压信号获取单元获取油井内的套压，并转换为套压信号输出至所述控制器u1；
10.击发方式判断模块，与所述控制器u1信号连接，所述击发方式判断模块接收所述控制器u1转发的套压信号，并进行判断，输出击发方式信号至所述控制器u1；
11.击发模块，与所述控制器u1信号连接，所述击发模块接收所述击发方式信号，输出击发信号；
12.液面高度测量模块，所述液面高度测量模块包括收声器和计算器，所述收声器与所述控制器u1信号连接，且所述收声器接收液面反射的声音，并转换输出为击发回声信号至所述控制器u1；所述计算器与所述控制器u1信号连接，所述计算器接收所述控制器u1转发的击发回声信号，根据设定的公式计算，并输出当前液面高度信号。
13.通过采用上述技术方案，在监测过程中，首先通过套压信号获取模块获取油井内的套压，而后通过击发方式判断模块本次所需设置的击发方式；确定好击发方式后，触发击发模块，而后通过收声器接收液面反射的声音，再通过计算器，依据设定的公式进行计算，从而得出当前液面的高度；能够实时通过套压信号确定适宜的击发方式，从而获得更加准确的液面高度数据。
14.优选的，所述击发模块包括：
15.气枪，用于通过充气的方式或者放气的方式朝向油井内发出声波；
16.充气电磁阀sv1，所述充气电磁阀sv1的输入端与所述控制器u1信号连接，且所述控制器u1根据所述击发方式判断模块的输出信号，确定是否触发所述充气电磁阀sv1；所述充气电磁阀sv1的输出端信号连接于所述气枪，所述充气电磁阀sv1闭合后，触发所述气枪以充气的方式发出声波；
17.放气电磁阀sv2，所述放气电磁阀sv2的输入端与所述控制器u1信号连接，且所述控制器u1根据所述击发方式判断模块的输出信号，确定是否触发所述放气电磁阀sv2；所述放气电磁阀sv2的输出端信号连接于所述气枪，所述放气电磁阀sv2闭合后，触发所述气枪以放气的方式发出声波；
18.且所述击发方式判断模块与所述充气电磁阀sv1之间或者所述比较器u2与所述放气电磁阀sv2之间信号连接有非门n1。
19.通过采用上述技术方案，分别通过充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2的闭合，触发充气击发方式和放气击发方式，通过设置非门n1，击发方式判断模块输出的高低电平信号能够分别触发充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2，从而选择不同的击发方式。
20.优选的，所述收声器配置为微音器组件，所述微音器组件的输出端信号连接有滤波单元，所述滤波单元包括电阻器、电容器和电感器中的至少一种。
21.通过采用上述技术方案，滤波单元过滤微音器组件输出的信号，使得信号更加平稳。
22.优选的，所述滤波单元的输出端信号连接有放大单元，
23.所述放大单元包括信号连接反相放大器u4和反相器n2，所述反相放大器u4的输入端信号连接于所述滤波单元，所述反相放大器u4的输出端信号连接于所述反相器n2的输入端，所述反相器n2的输出端信号连接于所述计算器；
24.或者所述放大单元包括同相放大器u5，所述同相放大器u5的输入端信号连接于所述滤波单元，所述同相放大器u5的输出端信号连接于所述计算器。
25.通过采用上述技术方案，通过反相放大器u4将滤波单元的输出信号成比例放大，而后在通过反相器n2，使得输出的信号与输入之前的信号同相；或者直接采用同相放大器u5将滤波单元的输出信号成比例放大并输出；区别在于，反相放大器u4和方向器n2的组合，能够缩小滤波单元的输出信号。
26.优选的，所述放大单元的输出端还信号连接有显示单元，所述显示单元包括a/d转换器和显示器，所述a/d转换器的输入端信号连接于所述反相器n2的输出端。
27.通过采用上述技术方案，将模拟信号转换为数字信号，便于工作人员直接查看当前的液面高度数据。
28.优选的，所述控制器u1还信号连接有远程通信单元，所述远程通信单元配置为gprs通信模块、无线电台以及蓝牙中的一种。
29.通过采用上述技术方案，通过远程通信单元，能够将监测的数据进行远程传输，便于远程查看当前的液面高度数据。
30.优选的，所述远程通信单元信号连接有数字示波器。
31.通过采用上述技术方案，通过数字示波器，将一定时间段监测的液面高度数据同时显示，便于查看时间段内液面高度的变化情况。
32.优选的，所述击发方式判断模块配置为比较器u2，所述比较器u2的一输入端与所述套压信号获取模块信号连接，所述比较器u2的另一输入端信号连接有基准信号vref；
33.所述比较器u2的两个输入端分别信号连接有相同设置的反相比例放大器u3，两个所述反相比例放大器u3反相输入端分别信号连接于所述套压信号获取模块和所述基准信号vref。
34.通过采用上述技术方案，通过比较器u2实时获取套压信号获取模块的输出信号，而后判断当前套压信号与基准信号vref的大小，并由此判断当前套压信号适宜的击发方式，从而能够获得更加准确的液面数据。同时在比较器u2的两个输入端均信号连接相同设置的反相比例放大器u3，在测量过程中，基准信号vref无需改变，只需跟随套压信号获取模块做出同样的变换即可。
35.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
36.1.通过套压信号获取模块获取油井内的套压，而后通过击发方式判断模块本次所需设置的击发方式；确定好击发方式后，触发击发模块，而后通过收声器接收液面反射的声音，再通过计算器，依据设定的公式进行计算，从而得出当前液面的高度；能够实时通过套压信号确定适宜的击发方式，从而获得更加准确的液面高度数据；
37.2.分别通过充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2的闭合，触发充气击发方式和放气击发方式，通过设置非门n1，击发方式判断模块输出的高低电平信号能够分别触发充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2，从而选择不同的击发方式；
38.3.通过远程通信单元，能够将监测的数据进行远程传输，便于远程查看当前的液面高度数据；通过数字示波器，将一定时间段监测的液面高度数据同时显示，便于查看时间段内液面高度的变化情况。
附图说明
39.图1是本技术实施例的系统结构图；
40.图2是本技术实施例套压信号获取模块的电路图；
41.图3是本技术实施例击发方式判断模块的电路图；
42.图4是本技术实施例击发模块的电路图；
43.图5是本技术实施例液面高度测量模块的电路图。
44.附图标记：1、套压信号获取模块；2、击发方式判断模块；3、击发模块；31、气枪；4、液面高度测量模块；41、收声器；42、滤波单元；43、放大单元；44、计算器；45、显示单元；46、远程通信单元；47、数字示波器。
具体实施方式
45.以下结合附图1-附图5对本技术作进一步详细说明。
46.本技术实施例公开井筒液面在线监测系统。参照图1，井筒液面在线监测系统包括控制器u1、套压信号获取模块1、击发方式判断模块2、击发模块3以及液面高度测量模块4。
47.控制器u1在本技术实施例中可以配置为plc、mcu、工控机以及pc端等具有控制功能的器件，主要用于控制数据的传输与转发。同时控制器u1中通常内设能够暂存数据的暂存器。
48.参照图1和图2，套压信号获取模块1用于获取油井内的压力并输出为套压信号，控制器u1接收套压信号。具体的，本技术实施例中，套压信号获取模块1配置为压力传感器pt，在获取油井内的压力时，压力传感器pt置于待测量的油井内，实时获取油井内的套压，并输出为套压信号，套压信号为模拟信号。
49.进一步的，参照图2和图3，击发方式判断模块2配置为比较器u2，比较器u2的两输入端分别信号连接于控制器u1和基准信号vref。控制器u1将接收到的套压信号转发至比较器u2的输入端，基准信号vref为电压信号。比较器u2将套压信号于基准信号vref进行比较，并输出比较结果，为击发方式信号。
50.为了便于判断套压信号与基准信号vref的大小，压力传感器pt的输出端和基准信号vref均信号连接有一反相比例放大器u3或者同相比例放大器，且两个反相比例放大器u3相同设置，两个同相放大器也需相同设置。
51.此时无论压力传感器pt测得的套压信号成比例放大多少倍，基准信号vref进行同样的成比例放大，而无需根据套压信号成比例放大的倍数，随之改变基准信号vref的值。
52.参照图3和图4，击发模块3包括气枪31、充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2。为了满足气枪31进行充气和放气的动作，气枪31设置充气管路和放气管路，充气电磁阀sv1的开关能够控制充气管路是否连通，放气电磁阀sv2的开关能够控制放气管路是否连通。
53.当采用充气方式时，充气电磁阀sv1打开，且需要通过高压软管、减压阀等连接氮气瓶。当采用放气方式时，放气电磁阀sv2打开，且需要控制放气的方向是朝向地面等不会危害工作人员和设备等的方向。
54.充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2的控制端均信号连接于控制器u1，控制器u1转发击发方式信号，分别触发充气电磁阀sv1和放气电磁阀sv2。由于控制器u1需要根据击发方式信号的高低电平状态，分别触发电磁阀sv1和放气电磁阀sv2，因此比较器u2与充气电磁阀sv1之间或者比较器u2与放气电磁阀sv2之间需要信号连接有非门n1。
55.具体的，若压力传感器pt信号连接于比较器u2的正相输入端，则当套压信号大于基准信号vref时，比较器u2输出高电平信号，此时非门n1信号连接比较器u2与放气电磁阀sv2之间。本技术实施例的附图中显示这种连接方式。
56.相反，若压力传感器pt信号连接于比较器u2的反相输入端，则当套压信号大于基准信号vref时，比较器u2输出低电平信号，此时非门n1信号连接比较器u2与充气电磁阀sv1之间。
57.参照图5，液面高度测量模块4包括均收声器41、滤波单元42、放大单元43、计算器44、显示单元45、远程通信单元46和数字示波器47。
58.详述的，本技术实施例中，收声器41主要用于接收液面反射的声音，并输出信号至控制器u1。收声器41配置为与控制器u1信号连接的微音器组件，微音器组件接收声音，而后转换为电信号，并输出至控制器u1。这里已知声波的传播速度，同时控制器u1从气枪31发出气体时开始计时，直至微音器组件收到声波时，结束计时，由此获得声波的传播时间。
59.进一步的，滤波单元42的输入端信号连接于收声器41的输出端，且滤波单元42包括电阻器、电容器和电感器中的至少一种，其中电阻器与电感器需要串联，电容器需要并联。本技术实施例中，配置为一并联的电容器c，电容器c的另一端接地；可根据实际使用需求进行配置不同的元器件和不同的数量。
60.放大单元43的输入端信号连接于电容器c靠近收声器41的一端，放大单元43主要用于成比例放大信号。放大单元43主要包括信号连接的反相放大器u4和反相器n2，反相放大器u4的反相输入端信号连接于电容器c，反相放大器u4的输出端信号连接于反相器n2的输入端，反相放大器u4的输出端与反相器n2的输入端信号连接。
61.计算器44与反相器n2、控制器u1均信号连接，计算器44接收收声器41输出信号经过变换后的信号，并通过设定的公式计算，而后输出当前液面高度信号至控制器u1。
62.上述设定的公式为：液面高度=声波的传播速度*声波的传播时间/2。为了实现计算器44计算功能，可设置a/d转换器，以便将模拟量转换为字量进行计算。
63.显示单元45信号连接于控制器u1，控制器u1将接收到液面高度信号转发至显示单元45，显示单元45现场显示数据信息。本技术实施例中，显示单元45可以配置为显示器，a/d转换器的输入端信号连接于反相器n2的输出端，将计算出的液面高度进行显示，便于现场查看。
64.显示器可以配置为lcd显示屏、led显示屏或者数码管等能够显示数据信息中的一种。
65.进一步的，远程通信单元46信号连接于控制器u1，控制器u1将接收到液面高度信号转发至远程通信单元46，远程通信单元46可以配置为gprs通信模块、无线电台以及蓝牙中的一种，可以将多个计算出的结果，通过远程传输的方式传输至同一处进行同时监控。
66.数字示波器47信号连接于远程通信单元46，并接收远程传输的信号，从而实现同时显示某一时间段内的液面高度变化，便于进行监控状态。
67.本技术实施例一种井筒液面在线监测系统的实施原理为：首先通过套压信号获取模块1获取套压信号，而后通过击发方式判断模块2判断击发器的击发方式；确定好击发方式后，若为充气方式，需要通过高压软管、减压阀等连通氮气瓶；若为放气方式，拧紧泄压阀阀门，再调整定向排气阀的朝向，确保不易危害工作人员；而后触发气枪31。
68.通过收声器41接收液面反射的声音，再通过计算器44，依据设定的公式进行计算，从而得出当前液面的高度；通过上述方案，能够实时通过套压信号确定适宜的击发方式，从而获得更加准确的液面高度数据。
69.获得液面高度数据后，可通过显示器在现场进行显示；多个油井液面高度的测量数据均可以通过远程通信单元46传输至集中控制处，并通过数字示波器47显示一段时间内的液面高度变化数据，便于进行监控。
70.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。