基于光纤传感的煤层气井液位监测系统技术方案

本发明专利技术提供了基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，包括光纤传感液位监测模块、风险判断模块和报警模块；所述光纤传感液位监测模块通过液位光纤光栅传感器进行煤层气井的液位监测；所述风险判断模块用于判断所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值；所述报警模块用于在所测的煤层气井的液位超过规定阈值时执行报警。本发明专利技术的有益效果为：能通过液位光纤光栅传感器间接监测煤层气井液位值，具有结构紧凑、长期稳定性好、耐久性好、抗电磁干扰等优点，且能够在所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值时进行报警。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤层气测井领域，具体涉及基于光纤传感的煤层气井液位监测系统。
技术介绍
相关技术中，煤层气井基本上是进行多煤层合采，用回声仪定时测量液面。但是当液面降到主产水层上下时，回声仪测不到真正的液面深度，所测得是液面上部某个主产水层的深度，这给指导生产带来了很大的困难。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供基于光纤传感的煤层气井液位监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，包括光纤传感液位监测模块、风险判断模块和报警模块；所述光纤传感液位监测模块通过液位光纤光栅传感器进行煤层气井的液位监测；所述风险判断模块用于判断所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值；所述报警模块用于在所测的煤层气井的液位超过规定阈值时执行报警。本专利技术的有益效果为：能通过液位光纤光栅传感器间接监测煤层气井液位值，具有结构紧凑、长期稳定性好、耐久性好、抗电磁干扰等优点，且能够在所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值时进行报警，从而解决了上述技术问题。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术结构连接示意图；图2是本专利技术传感器故障诊断模块的示意图。附图标记：光纤传感液位监测模块1、风险判断模块2、报警模块3、液位显示模块4、传感器故障诊断系统5、信号采集滤波单元51、故障特征提取单元52、在线特征提取单元53、特征向量优选单元54、故障分类识别单元55、故障种类更新单元56、健康记录单元57。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。应用场景1参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，包括光纤传感液位监测模块1、风险判断模块2和报警模块3；所述光纤传感液位监测模块1通过液位光纤光栅传感器进行煤层气井的液位监测；所述风险判断模块2用于判断所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值；所述报警模块3用于在所测的煤层气井的液位超过规定阈值时执行报警。优选的，所述光纤传感液位监测模块1包括：液位光纤光栅传感器，其布设于油管外表面，通过感受油管外压力而使光纤光栅的中心波长发生变化；激光器，其用于输出光束；耦合器，其输入端接收所述激光器的输出光束，并将其传给所述的液位光纤光栅传感器；光纤光栅解调仪，其信号输入端与所述的耦合器的光信号输出端相连，用于监测所述液位光纤光栅传感器中心波长的变化，进而测得煤层气井液位。优选的，所述的液位光纤光栅传感器包括：壳体，其上设置一盖板，上述的盖板上端设置有圆形平膜片，一压力实施于所述盖板的圆形平膜片上，所述的盖板下端连接一传力杆；等强度悬臂梁，其设置于所述壳体内，并与所述传力杆相啮合，所述的等强度悬臂梁上表面具有一凹槽，所述凹槽上设置有光纤光栅，所述的光纤光栅引出一引出光纤至所述壳体外，所述引出光纤连接所述耦合器。本专利技术上述实施例能通过液位光纤光栅传感器间接监测煤层气井液位值，具有结构紧凑、长期稳定性好、耐久性好、抗电磁干扰等优点，从而解决了上述技术问题。优选的，所述煤层气井液位监测系统还包括用于实时显示监测液位情况的液位显示模块4，所述液位光纤光栅传感器通过无线网络将监测液位数据传送至风险判断模块2和液位显示模块4。本优选实施例能帮助工作人员更好地对煤层气井液位进行监测。优选的，所述煤层气井液位监测系统还包括对液位光纤光栅传感器进行诊断的传感器故障诊断系统5，所述传感器故障诊断系统5包括信号采集滤波单元51、故障特征提取单元52、在线特征提取单元53、特征向量优选单元54、故障分类识别单元55、故障种类更新单元56和健康记录单元57。本专利技术上述实施例设置传感器故障诊断系统5并实现了传感器故障诊断系统5的快速搭建，有利于监测液位光纤光栅传感器，保证液位光纤光栅传感器的监测有效执行。优选的，所述信号采集滤波单元51用于采集历史传感器信号和在线传感器测试信号，并采用组合形态滤波器对信号进行滤波处理；本优选实施例设置组合形态滤波器，可有效的去除信号的各种噪声干扰，较好的保留信号的原始特征信息。优选的，所述故障特征提取单元52用于对滤波后的历史传感器信号进行集成经验模态分解(EEMD)处理，并提取集成经验模态分解(EEMD)的能量熵作为训练特征向量，包括：(1)将采集的历史传感器信号分为正常工况信号和多种类别的故障信号；(2)对所述历史传感器信号进行集成经验模态分解(EEMD)处理，获得所述历史传感器信号的本征模态函数和余项函数；(3)计算所述历史传感器信号的本征模态函数和余项函数的能量熵；(4)对历史传感器信号的能量熵进行归一化处理，提取归一化后的能量熵作为训练特征向量；所述在线特征提取单元53用于对滤波后的在线传感器测试信号进行集成经验模态分解(EEMD)处理，并提取集成经验模态分解(EEMD)的能量熵作为待测特征向量，包括：(1)对所述在线传感器测试信号进行EEMD处理，获得所述在线传感器测试信号的本征模态函数和余项函数；(2)计算所述在线传感器测试信号的本征模态函数和余项函数的能量熵；(3)对在线传感器测试信号的能量熵进行归一化处理，提取归一化后的能量熵作为待测特征向量。本优选实施例对采集的传感器信号进行集成经验模态分解(EEMD)处理，能够有效的消除模态混叠现象，分解的效果较好。优选的，所述特征向量优选单元54分别对训练特征向量和待测特征向量进行相似性度量，对于相似度高的特征向量进行剔除，包括：(1)定义两向量相似度函数S(X,Y)： S ( X , Y ) = cov ( X , Y ) D ( X ) D ( Y ) ]]>式中，X、Y分别表示两个特征向量，cov(X,Y)为X与Y的协方差，为X、Y标准差；对于任意两个训练特征向量X1、X2，和任意两个待测特征向量D1、D2，分别采用相似度函数对其相似度进行度量，得到S(X1,X2)和S(D1,D2)；(2)对于S(X1,X2)和S(D1,D2)，若S(X1,X2)>T1，T1∈(0.9,1)，只选取X1作为训练特征向量，若S(D1,D2)>T2，T2∈(0.95,1)，只选取D1作为待测特征向量。本优选实施例通过相似度度量来筛选特征向量，能够减少计算量，提高效率。优选的，所述故障分类识别单元55用于采用优化的最小二乘本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，其特征是，包括光纤传感液位监测模块、风险判断模块和报警模块；所述光纤传感液位监测模块通过液位光纤光栅传感器进行煤层气井的液位监测；所述风险判断模块用于判断所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值；所述报警模块用于在所测的煤层气井的液位超过规定阈值时执行报警。

【技术特征摘要】
1.基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，其特征是，包括光纤传感液位监测模块、风险判断模块和报警模块；所述光纤传感液位监测模块通过液位光纤光栅传感器进行煤层气井的液位监测；所述风险判断模块用于判断所测的煤层气井的液位是否超过规定阈值；所述报警模块用于在所测的煤层气井的液位超过规定阈值时执行报警。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的煤层气井液位监测系统，其特征是，所述光纤传感液位监测模块包括：液位光纤光栅传感器，其布设于油管外表面，通过感受油管外压力而使...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：孟玲，
类型：发明
国别省市：浙江;33