简述流量自动测调系统

王肖磊

摘 要：流量自动测调系统主要应用于油田注水井的分层流量测调。该系统主要是替代油田上常规的投捞方式的注水井流量测试方法，将固定开度水嘴投捞更换为可调式堵塞器，井下仪器与置于配水器内的可调水嘴对接，通过电机、机械传动等装置带动可调式堵塞器转动，从而实现对流量的调节，在调节的同时监测流量值的变化，仪器一次下井完成整个注水井各层的配注任务。

关键词：注水井测试 井下仪器 工作原理

流量自动测调系统装置对目标层注水调节时，首先系统将测调仪下放至到要注水的目标层上方，通过控制器上开臂按钮或者软件的开臂按钮打开调节臂，开臂到位后井下仪自动停止，并给上位机开臂到位状态信息。地面控制器切换到正常工作状态，上位机软件显示开臂到位。然后下放仪器。完成调节臂与井下的可调水嘴对接。对接后上位机软件状态显示对接成功。此时开收臂按钮不起作用。控制箱上的正负调按钮和上位机软件的正负调按键可以进行水嘴的开度调节。进行流量调节时，上位机软件实时显示测量的温度压力和流量，并且显示可调水嘴的开度变化。开度的变化步长为3%。调节流量至要求的值或者要求的开度值可利用停止按钮停止本层的流量调节。此时可上提仪器，使仪器脱离对接状态。然后利用控制箱上的收臂按钮或者上位机软件上的收臂按键收回调节臂，调节臂收臂到位后井下仪自动停止收臂动作并给上位机发送收臂到位的状态信息，使控制箱及时调节到正常工作的电压。此层的注水调节完成后。这时可对另一目标层进行调节。

1系统主要组成

（1）地面控制器：主要完成对井下测调仪器的电源分配，开臂、调节、测量、收臂。完成井下测调仪器与地面的调制解调。（2）数据采集软件：实现井下测调仪的数据采集，显示井下测调仪的工作状态、实时显示测量的温度压力和流量，并且显示可调水嘴的开度变化。（3）测调仪组成部分：测调仪主要由超声流量测量部分，磁定位测量部分，状态检测部分、调节控制部分组成。

2测调仪组成部分工作原理

流量测量采用超声波相位差测量流量原理，压力、温度传感器均采用恒流供电的方式，三种电量信号最终以直流电平方式分时进行A/D转换，得到测量数据。流量、压力、温度测量在开收臂过程中不进行采集。该部分主要由电源电路、单片机电路、编解码电路、流量信号处理电路、压力温度信号处理电路等组成。

电源电路：包括+15V、-15V、+5V、VCC、及+2.5V、2.5V基准电路，为仪器所有功能模块电路提供电源。+15V、-15V主要为编解码电路提供电源（双流量时还为B板模拟开关芯片提供电源）；+5V为电源模块输出，VCC为电源芯片输出为单片机及各参数信号处理电路提供电源；+2.5V为缆头电压ZHT、温度TEM、压力PRS，流量测量提供AD采集基准。2.5V流量测量芯片和B板提供基准。

单片机电路：单片机电路包括A/D转换功能、串口发送，声波发送和接收、编码、PWM激励、信号处理控制、方式功能设置等功能模块。

编解码电路：编码采用软件方式，将信号调制上传到电缆上。

流量信号处理电路：将传感器信号分别放大、整形后、进行鉴相、滤波、最后送入A/D进行转换。

压力温度信号处理电路： 压力、温度传感器采用恒流供电方式，输出到精密放大器电路，最后送入A/D进行转换。

3磁定位测量部分工作原理

磁定位测量部分主要由压频转换芯片及谐振电路组成。正常情况下，磁定位晶振为频率为135.7KHz。

4状态检测部分工作原理

状态检测部分分为两部分。一部分为开收臂检测，一部分分为对接和开度检测。开收臂检测是用的时线性霍尔传感器A1302KUA-T，传感器没有和磁钢对上时，传感器输出为2.5V。开度和对接检测使用的是开关霍尔传感器US5881-L-UA。传感器没有和磁钢对上时，传感器输出为0V，对上后，传感器输出为5V。

5调节控制部分工作原理

调节控制分为机械部分和电器控制部分。（1）机械部分工作原理；主要由调节臂和凸轮组件完成开收臂，对接等功能。电机输出中心杆传动至凸轮传感器组件内部，经过凸轮传感器内部的齿轮啮合传动至凸轮上面，完成开收臂控制。当调节臂对接时，凸轮内部齿轮啮合脱开，此时凸轮不转动，只是调节臂内部万向节在转动，完成正负调动作。（2）电气控制部分工作原理：电机控制电路部分使用MOS管搭建的H桥控制电路。

6结论及认识

流量自动测调系统可以在可调水咀调节过程中，实时直观的对井下每个吸水层流量的调配过程进行显示，井下仪器的调节动作和流量测量同步进行，流量测量值实时反映出当前的调节效果。解决了现场实际问题，提高了工作效率。

参考文献：

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