一种测量油井动液面的频差式次声波发生器制造技术

一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，并通过换能器下接头相连；超声波发射装置包括超声波外筒，在外筒内部的一端设有换能器上接头，该上接头内部嵌装有传输线、并与超声波换能器一端连接，超声波换能器的另一端穿过换能器下接头；所述次声波合成装置包括次声波外筒，外筒一端外接于换能器下接头，另一端的内部设有次声波合成器，下接头、次声波外筒和次声波合成器三者形成空腔；次声波合成器包括控制单元ARM，ARM端的地址总线、数据总线和控制总线与次声波合成单元FPGA以并行传输方式相连；本发明专利技术预留了可编程接口，可进行其它的后续扩展应用，能够对动液面实时连续监测，可精确控制频率。

Frequency difference type infrasonic wave generator for measuring dynamic surface of oil well

A method of measuring the oil well liquid level frequency difference of the infrasonic wave generator, the ultrasonic emission device and sound synthesis device is composed of two parts, and through the transducer joint connected; ultrasonic transmitting device includes an ultrasonic outer cylinder end in the outer cylinder is provided with a transducer connector, the connector is provided with a transmission line, and the internal connection with the ultrasonic transducer at one end, the other end of the ultrasonic transducer through the transducer under the joint; the sound synthesis device comprises a sound external cylinder, the outer cylinder is connected to the transducer connector, the other end is provided with a sound internal synthesizer, under the joint, the outer cylinder and the acoustic sound synthesizer three form a sound cavity; the synthesizer includes a control unit ARM, ARM end of the address bus, data bus and control bus and sound synthesis unit FPGA connected in parallel transmission mode The invention has a programmable interface, and can be used for other subsequent extended applications, and can continuously monitor the moving liquid level, and can accurately control the frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种测量油井动液面的频差式次声波发生器
本专利技术涉及油气田开发
，具体涉及一种测量油井动液面的频差式次声波发生器。
技术介绍
在油田生产过程中，动液面指的是抽油井油套环空液面距离井底的高度，是反应地层供液能力的一个关键指标，成为确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据。目前测量动液面的方式主要有压力传感器测试、放空炮弹、气动声源测试等。压力传感器测试和放空炮弹方式操作复杂、安全性和可靠性相对较差，而气动声源检测方式频带较宽，声波衰竭严重，还因为包含有超声波和次声波，使得现场工作人员需要多次测量才能得到准确数据，增加了施工成本和作业强度。由于次声波是频率小于20Hz的低频声波，具有信号强度稳定、不易衰减的特点，可进行较长距离的传播，可被用来测定油井动液面高度。目前的次声波发生器主要有五种类型：(1)气爆式次声波发生器：该发生器强度较低，近距离使用才有效，(2)爆弹式次声波发生器：使用时需要控制好云雾团的数量和起爆时间间隔，才能获得所需频率的次声波，(3)管式次声波发生器：需要管子必须足够长才可产生所需频率的次声波，携带及安装极为不便，(4)扬声器式次声波发生器：要产生一定强度的次声波，除要求较高的振幅外，还必须使振动膜面积足够大，其周长大致要与次声波波长相当，(5)频差式次声波发生器：成本较低、频率可调。尽管频差式次声波发生器具有一定的优势，但由于无法与现有油井设备配合使用，一直没有用于油井动液面测量中，所以，目前仅有气爆式次声波发生器被用于测量油井动液面，但其需要专用的外部气源进行供气，经压缩后气爆产生次声波，该方式产生的次声波不可控，且不连续，测量结果不够准确。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，不需要外接电源和气源、具有频率可控、连续且稳定的特点。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，该两部分装置通过换能器下接头相连；所述超声波发射装置包括超声波外筒，在超声波外筒内部的一端设有换能器上接头，所述换能器上接头与超声波换能器一端连接，换能器上接头内部嵌装有传输线，超声波换能器的另一端穿过换能器下接头；所述次声波合成装置包括次声波外筒，次声波外筒一端外接于换能器下接头，另一端的内部设有次声波合成器，所述换能器下接头、次声波外筒和次声波合成器三者形成空腔；所述次声波合成器包括控制单元ARM和次声波合成单元FPGA，控制单元ARM一端配置的地址总线、数据总线和控制总线与次声波合成单元FPGA以并行传输方式相连，次声波合成单元FPGA的两个输出端分别连有数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ，数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ再分别连有低通滤波器A和低通滤波器B，所述控制单元ARM还分别连接有输入模块、输出模块和通信端口。进一步的，所述空腔内填充有氮气。相对于现有技术，本专利技术的先进性及有益效果为：本专利技术将传统的单片机改为了控制单元ARM，其不仅可实现单片机的所有功能，还留有可编程接口，可进行其它的后续扩展应用，比如通过监测到的动液面高度，自动控制注水量等；由于频差式次声波合成器可连续发射信号产生次声波，所以可对油井动液面进行实时连续监测；本专利技术还可根据实际需要，对次声波频率进行控制，因而测量结果更加准确；次声波空腔内填充的氮气，可有效避免超声波空化产生的副作用，能够更加精确的控制频率。附图说明图1是频差式次声波合成器结构示意图；图2是次声波合成器的外部电路图；图中：1、超声波外筒，2、超声波换能器，3、换能器上接头，4、换能器下接头，5、次声波外筒，6、次声波合成器，7、传输线，8、空腔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构作详细论述。如图1所示，一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，该两部分装置通过换能器下接头4相连；所述超声波发射装置包括超声波外筒1，在超声波外筒1内部的一端设有换能器上接头3，所述换能器上接头3与超声波换能器2一端连接，换能器上接头3内部嵌装有传输线7，传输线7用于合成器外部控制系统与超声波换能器2之间的通信，超声波换能器2的另一端穿过换能器下接头4；所述次声波合成装置包括次声波外筒5，次声波外筒5一端外接于换能器下接头4，另一端的内部设有次声波合成器6，所述换能器下接头4、次声波外筒5和次声波合成器6三者形成的空腔8内填充有氮气，以减弱超声波空化产生的副作用，能够更加精确的控制频率；如图2所示，所述次声波合成器6包括控制单元ARM和次声波合成单元FPGA，控制单元ARM一端配置的地址总线、数据总线和控制总线与次声波合成单元FPGA以并行传输方式相连，次声波合成单元FPGA的两个输出端分别连有数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ，数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ再分别连有低通滤波器A和低通滤波器B，所述控制单元ARM还分别连接有输入模块、输出模块和通信端口，所述控制单元ARM主要提供数据的显示功能，而次声波合成单元FPGA主要用来实现数据的高速采样，通信端口用于信号的无线远程传输。本专利技术的工作原理为：首先通过上位机给控制单元ARM发出信号，然后控制超声波换能器发出两列超声波，要求该两列超声波为同相、频率差小于20Hz的高频正弦波，该两列高频正弦波f1和f2在次声波合成器中生成一列频率小于20Hz次声波，再经过滤波处理，得到所需频率的次声波；当用于测量油井动液面时，次声波向井下传播，遇到油套管接箍及动液面时，反射出不同频率的反射波，被AD芯片接收、处理后，最终得到动液面高度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，其特征在于，所述发生器由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，该两部分装置通过换能器下接头(4)相连；所述超声波发射装置包括超声波外筒(1)，在超声波外筒(1)内部的一端设有换能器上接头(3)，所述换能器上接头(3)与超声波换能器(2)一端连接，换能器上接头(3)内部嵌装有传输线(7)，超声波换能器(2)的另一端穿过换能器下接头(4)；所述次声波合成装置包括次声波外筒(5)，次声波外筒(5)一端外接于换能器下接头(4)，另一端的内部设有次声波合成器(6)，所述换能器下接头(4)、次声波外筒(5)和次声波合成器(6)三者形成空腔(8)；所述次声波合成器(6)包括控制单元ARM和次声波合成单元FPGA，控制单元ARM一端配置的地址总线、数据总线和控制总线与次声波合成单元FPGA以并行传输方式相连，次声波合成单元FPGA的两个输出端分别连有数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ，数模转换器Ⅰ和数模转换器Ⅱ再分别连有低通滤波器A和低通滤波器B，所述控制单元ARM还分别连接有输入模块、输出模块和通信端口。

【技术特征摘要】
1.一种测量油井动液面的频差式次声波发生器，其特征在于，所述发生器由超声波发射装置和次声波合成装置两部分组成，该两部分装置通过换能器下接头(4)相连；所述超声波发射装置包括超声波外筒(1)，在超声波外筒(1)内部的一端设有换能器上接头(3)，所述换能器上接头(3)与超声波换能器(2)一端连接，换能器上接头(3)内部嵌装有传输线(7)，超声波换能器(2)的另一端穿过换能器下接头(4)；所述次声波合成装置包括次声波外筒(5)，次声波外筒(5)一端外接于换能器下接头(4)，另一端的内部设有次声波合成器(6)，所述换能器下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周德胜，杨华，张楠，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61