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基于模拟电流环的井下多参数测试系统研究

王栋

  潜油电泵井下多参数测试装置是潜油电泵机组的重要配套设备,它以潜油电机的动力电缆作为其供电和通信手段,利用精度较高的集成测试元件和模拟电流环路技术,对井下工况进行监测并进行参数的传输,可以提供井下多个详细参数,以供操作者实时监控井下潜油电泵的运行状况和油井产能参数,从而提高井下潜油电泵的运行可靠性及最大操作利用率,目前已成为世界潜油电泵应用中最新型的潜油电泵井下各参数测量方法。 本课题所设计的井下测试装置测量的参数为入口压力、出口压力、入口温度、电机温度、振动和泄漏电流六个参数。整个系统分为井下数据采集系统与 井上数据处理系统,两个子系统之间通过电机三相电缆进行数据的传输,而不需要额外的电缆。根据井下高温高压和数据远距离传输的情况,提出了基于模拟电流环的数据传输方式,最后通过测试和实验证明了该传输方式不仅设计简单而且可靠有效。 井下数据采集系统是本课题的重点,它由参数测量及调理电路和数据传输电路两部分组成。考虑到测试装置结构的大小,将其分布于两块独立的电路板上。在数据采集电路中将各个参数用高精度的传感器测量后进行信号调理,在数据传输电路中将调理后的电压信号转换成电流信号通过模拟电流环将数据传输到井上系统。根据系统工作的实际情况及特点,本测试系统采用分时测量的方法测量井下各参数。实验结果显示,各个模块的性能和指标都符合要求。 井上数据处理系统也由两部分组成:数据处理部分和井下供电部分。由于在数据处理部分接口和需要完成的功能比较多,故采用ARM7和ARM9作为控制器一起进行数据的处理,两个系统之间通过串口进行数据之间的通讯。在ARM7系统中对井下传输上来的数据进行采样、存储和传输,而在ARM9系统中主要完成对参数界面菜单的显示和一些系统的设置。井上单元通过一个人工三相对称电抗给井下数据采集单元供电。 在详细设计完系统的软硬件之后,通过进一步的实验测试系统各方面的性能指标。测试结果表明,系统已经符合具体的应用要求。论文的研究成果对石油开采的发展有一定促进意义。……   
[关键词]:潜油电泵机组;模拟电流环;多参数;供电;ARM
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2010年