一种油井动液面测试自适应电路制造技术

技术编号:14716871 阅读:24 留言:0更新日期:2017-02-27 03:49
本实用新型专利技术提供一种油井动液面测试自适应电路,信号发生器V1的正极分别经电阻R0和电容C1后连至运放U1的输入正端,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1组成的低通滤波电路连至运放U1的输入负端,剔除高频信号,运放U1的输出端连至运放U2组成的放大电路,运放U2的输出端连至MOS管Q1的S极,MOS管Q1的G极经电阻R3和二极管D1后连至运放U1的输出端,D极连至运放U1的输入负端,二极管D1的正极与运放U1输出端相连。为最大限度提高油井产量,降低开采能耗,实现动态液面测试,保证油井液面测试的准确性,从而实现实时液面监测与抽油机变频控制技术相结合的动态开采。本实用新型专利技术属于油井测量领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种自适应电路,属于测井领域。
技术介绍
我国的油井多为低渗透、低产能,大部分油田要靠抽油机把油从地层提升上来,以电换油是我国油田的现实。国内抽油机的使用在10万台以上,电动机总装机容量达到3500MW(油田抽油机常用的额定功率在15KW~90KW),每年耗电超过百亿KWh,抽油机的运行效率在我国平均仅为25.96%,每提升1%的运行效率,年节电潜力超过亿KWh。油井液面检测的准确与否是抽油机运行过程中泵参数设置的依据之一,随着油井由浅入深的抽取,井中液面逐渐下降,抽油机泵的充裕度越来越不足,直到最后发生空抽现象,如果不加以控制,会白白浪费电能。为最大限度提高油井产量,降低开采能耗,实时液面监测与抽油机变频控制技术相结合的动态开采必将是油田当前开采技术的发展方向。动液面测试过程为:井口发声装置通过充气或放气方式产生次声波作为能量声源,当遇到套管接箍、液面障碍物,产生次声回波,回波经相关检测电路接收采集。井口发声装置产生声波后,声波沿着油套管环空向下传播,遇到接箍后,一部分反射向上传播,另一部分继续向下传播,直至到达液面,液面波反射向上传播被井口的次声波传感器接收。井口仪器既要接收接箍反射波,还需要接收液面反射波,才能最终计算出油井的液面深度。在同一口油井中,次声波传感器接收的井口初始段接箍信号幅值达到几伏特,接收的井底液面波信号受抽油机抽采频率的影响液面深度会变化,幅值从微伏到伏级都有可能,不同的油井或同一油井不同的时段都存在不同的幅频特性变化,靠人工反复调整仪器增益是无法实现自动信号采集的。油井的动液面是反应地层供液能力的关键指标,油田动液面测试常用方式是采用声波反射原理。随着采油的由浅入深,液面深度的逐年增加,液面测试更加困难。声波信号的衰减呈指数特性,液面测试用次声波传感器的信号幅度变化从μV级到几伏,信号从发生到结束的时间短而且要求测试信号不失真,要想在测试过程中通过反复调节档位满足要求几乎不可能。随着自动监测液面的广泛需求,如何满足百万级倍数信号变化问题变得越来越突出,这也是油田自动液面监测难以推广的原因。
技术实现思路
为最大限度提高油井产量,降低开采能耗,提供一种油井动液面测试自适应电路,以实现实时液面监测与抽油机变频控制技术相结合的动态开采。为解决上述问题,拟采用这样一种油井动液面测试自适应电路,信号发生器V1的正极分别经电阻R0和电容C1后连至运放U1的输入正端,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1组成的低通滤波电路连至运放U1的输入负端,剔除高频信号,运放U1的输出端连至运放U2组成的放大电路,运放U2的输出端连至MOS管Q1的S极,MOS管Q1的G极经电阻R3和二极管D1后连至运放U1的输出端,D极连至运放U1的输入负端,二极管D1的正极与运放U1输出端相连。前述电路中,MOS管Q1为结场型MOS管2N5485,整个电路的运放必须选用高阻抗、低偏置电流运放,运放U1和运放U2均为高阻抗运放ADA4627,二极管为低压差的肖特基二极管;前述电路中,运放U1的信号输出端依次经电阻R6、电容C5、电阻R7和电阻R5后连至运放U2的输入负端,电容C5与电阻R7之间的连线连至运放U2的输入正端,且R7与R8之间的连线接虚地;前述电路中,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1连至运放U1的输入负端,信号发生器V1与电容C2之间的连线接虚地,R2和C3并联并分别连接至运放U1的输入负端和输出端,R2和C3组成高通滤波电路剔除低频信号;前述电路中,二极管D4、二极管D5和电阻R9三者并联,且两端分别连至运放U2的输入负端和输出端,二极管D4和D5的接入方向相反,二极管D4、D5用于调整输出电压的阈值,运放U2的输出端依次经二极管D2和电阻R4连至MOS管G1的S极,运放U2与二极管D2的连线经二极管D3连至虚地,电容C4和电阻R5并联,且二者的一端连至电阻R4和二极管D2之间的连线,另一端接虚地,二极管D2和D3均为正极与运放U2的输出端相连,D2、D3用于将交流信号转化为直流控制信号。选用运放U1和U2、MOS管G1、二极管D1及电阻R1、R2、R3、电容C2、C3组成增益控制电路,该电路适用于动态范围宽的信号测量,电压放大倍数可从0.01倍变化到2000倍以上,电路的幅频特性会跟随放大倍数而改变,与油井反射的声波信号幅频特性能很好匹配;前级U1组成电路的输出信号经C5、R7采样后进入U2组成的放大电路,经过整流滤波后控制Q1,进行自适应信号放大,二极管D4、D5能够调整输出电压的阈值,降低整个系统的偏置电流。与现有技术相比,本技术具有如下优点:1)信号响应动态范围宽。声波信号在套管中呈现指数形衰减,井口的声波信号非常强烈,井底反射的声波信号在千米以上的油井通常不到原始信号幅度的0.01%。2)自适应放大倍数高。在视频、音频中应用的自动增益电路通常只有几十倍。本电路利用结场型MOS管的线性区进行增益自动调节,放大倍数变化范围可达几千倍,保证油井液面检测的准确性,在公司的远程液面监测上取得良好效果。3)幅频特性跟踪能力强。在油井中传播的不同时段频率特性不固定,信号接收初期是高频信号,中期是宽频信号,最后阶段是低频信号。本电路的滤波电路幅频特性能跟踪不同时段的油井液面信号频率。4)高阻抗微弱信号的测量。液面信号的测量传感器采用的是压电传感器,其信号源阻抗达到几十MΩ,易受到测量系统的输入电阻、输入偏置电流、泄漏电流及电路板的寄生漏电流影响。本电路选用高输入阻抗、低噪声的FET放大器,其输入阻抗高达1012Ω,输入偏置电流为pA级。5)消耗电流小。本电路的信号放大或缩小属于压控放大,在信号控制范围内,没有额外的电流放大,系统的功率不会像普通增益电路有很大变化。附图说明图1是本技术的电路图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将通过附图对本技术作进一步地详细描述,实施例:参照附图1,本实施例提供一种油井动液面测试自适应电路,MOS管Q1为结场型MOS管2N5485,运放U1和运放U2均为高阻抗运放ADA4627,二极管为低压差的肖特基二极管。信号发生器V1的正极分别经电阻R0和电容C1后连至运放U1的输入正端,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1连至运放U1的输入负端,信号发生器V1与电容C2之间的连线接虚地,R2和C3并联并分别连接至运放U1的输入负端和输出端,R2和C3组成高通滤波电路剔除低频信号,运放U1的信号输出端依次经电阻R6、电容C5、电阻R7和电阻R5后连至运放U2的输入负端,电容C5与电阻R7之间的连线连至运放U2的输入正端,且R7与R8之间的连线接虚地,运放U2的输出端连至MOS管Q1的S极,MOS管Q1的G极经电阻R3和二极管D1后连至运放U1的输出端,D极连至运放U1的输入负端,二极管D1的正极与运放U1输出端相连;二极管D4、二极管D5和电阻R9三者并联,且两端分别连至运放U2的输入负端和输出端,二极管D4和D5的接入方向相反,二极管D4、D5用于调整输出电压的阈值,运放U2的输出端依次经二极管D2和电阻R4连至MOS管G1的S极,运放U2与二极管D2的连线经二极管D3连至虚地,电容C4和电阻R5并联,且本文档来自技高网
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一种油井动液面测试自适应电路

【技术保护点】
一种油井动液面测试自适应电路,其特征在于:信号发生器V1的正极分别经电阻R0和电容C1后连至运放U1的输入正端,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1组成的低通滤波电路连至运放U1的输入负端,运放U1的输出端连至运放U2组成的放大电路,运放U2的输出端连至MOS管Q1的S极,MOS管Q1的G极经电阻R3和二极管D1后连至运放U1的输出端,D极连至运放U1的输入负端,二极管D1的正极与运放U1输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种油井动液面测试自适应电路,其特征在于:信号发生器V1的正极分别经电阻R0和电容C1后连至运放U1的输入正端,信号发生器V1的负极经电容C2和电阻R1组成的低通滤波电路连至运放U1的输入负端,运放U1的输出端连至运放U2组成的放大电路,运放U2的输出端连至MOS管Q1的S极,MOS管Q1的G极经电阻R3和二极管D1后连至运放U1的输出端,D极连至运放U1的输入负端,二极管D1的正极与运放U1输出端相连。2.根据权利要求1所述一种油井动液面测试自适应电路,其特征在于:MOS管Q1为结场型MOS管2N5485,运放U1和运放U2均为高阻抗运放ADA4627,二极管为低压差的肖特基二极管。3.根据权利要求1所述一种油井动液面测试自适应电路,其特征在于:运放U1的信号输出端依次经电阻R6、电容C5、电阻R7和电阻R5后连至运放U2的输入负端,电容C5与电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾勇胡世宇龙先明
申请(专利权)人:贵州航天凯山石油仪器有限公司
类型:新型
国别省市:贵州;52

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