【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气及地下储能测试装置，特别涉及一种液面检 测装置及方法。
技术介绍
1、石油或地下能源开采方式在生产过程中至关重要，而井下动液面是关 乎着开采过程中生产工作方式是否合理的关键指标，直接影响着油井的生 产效率。监测油气井动液面不仅能够了解油井的产油能力、地层的供液能 力等信息，同时也为油气井工作方式的合理性提供了重要保障。然而，在 实现监测油井动液面情况的同时，实时掌握油气井的动液面信息无疑加剧 了数据处理的难度，增加了数据管理的工作量，从而导致监测过慢，无法及时了解地层供液情况，使得油气井的生产管理滞后，这显然不符合产量 和综合效率最大化的最终目标。
2、当前，液面检测技术有压力波、超声波、次声波等方式，传统的动液 面检测仪器存在动液面计算复杂、精度不高、数据无法直接传输等问题， 亟待提出新的动液面自动计算方法，仪减少对辅助参数的依赖，提高计算 精度，实现数据远程传输。
3、次声波在传播过程中对气液、油水界面等外部微弱变化敏感的特点， 非常适合用于监测气液界面、油水界面的高度或深度或对井筒漏点位置的 检测。
4、基于次声波的动液面检测装置通过程序控制，可在无人值守状态下， 对需要连续测量气液界面或油水界面变化的场所进行实时测量，并将结果 自动保存。同时该检测仪可通过云平台和pc机或移动终端实时远程查看 现场测试数据和对仪器进行远程操控。
5、现有技术中亟需一种液面检测装置及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于
2、本专利技术的目的主要有：
3、(1)开发具有自动检测和远程控制功能的动液面检测装置；
4、(2)开发具有自动声速补偿功能的动液面计算方法，减少对辅助参数 的依赖，提高计算精度；
5、(3)开发远程数据存储与控制系统，通过云平台和pc机或移动终端 实时远程查看现场测试数据和对仪器进行远程操控，从而保证井安全稳定 运行。
6、本专利技术的实施例是这样实现的：
7、一方面，本专利技术的实施例中提供了一种液面检测装置，包括：自动化 测试平台和云端服务平台，所述自动化测试平台内设有本地服务器，所述 服务器包含程序化控制模块、压力自动控制模块、异常报警系统、数据处 理模块和人机交互与远程终端控制模块；所述本地服务器与数据采集系统 与控制系统相连接，云端服务平台通过用户将数据上传至云端，或从云端 下载数据。
8、系统构成有三部分：数据采集与控制系统、本地服务器系统、云端服 务器系统。
9、(1)数据采集系统与控制系统由stm32f103单片机、外围辅助电路、 电源电路、温度压力测量电路、压力波测量电路、电磁阀驱动电路、电磁 阀、空压机、气体增压泵、气枪、机械接头等组成。
10、单片机是控制核心，单片机内置控制程序，完成温度压力测量、压力 波测量、电磁阀控制，同时通过串口接收来自本地服务器的控制命令，并 通过串口向本地服务器发送数据。
11、(2)本地服务器系统由本地pc计算机、自动化控制软件、网络接口 等组成。自动化控制软件实现了系统的程序化控制、压力自动控制、异常 报警检测、数据分析处理与存储、网络通信控制等功能。自动化软件通过 串口与单片机进行通信，控制单片机的工作状态，同时接收单片机数据， 将数据进行显示、分析、处理、存储，当数据超出设定范围时进行异常报 警，并通过网络接口将数据发送到云端服务器。
12、(3)云端服务器系统由网络服务器及网络接口、网络数据库、数据管 理软件、小程序软件等组成。
13、云端服务器通过网络接口接收本地服务器发送的数据，并对数据进行 管理(写入数据库、从数据库读取等操作)，同时，通过小程序可以访问数 据库，获取必要的数据，并向本地服务器发送控制命令，实现远距离控制。
14、进一步，所述数据采集系统包括空压机、电磁阀、气枪和接头体，其 中，接头体安装在井口处，接头体与气枪连接，中间接有第二电磁阀，接 头体处连接有温压传感器和高频传感器，测量温度压力和用于补偿声速， 高频传感器用于压力波的测量。气枪处连接有压力传感器，气枪与数据采 集控制系统连接处有第三电磁阀，气枪与气体增压泵相连接，中间接有第 一电磁阀，气体增压泵与第一空压机和第二空压机连接，气体增压泵与第 一空压机连接处安装有第四电磁阀。
15、进一步，所述电磁阀用于控制气体通断，产生次声波。
16、再进一步，当套压大于0.2mpa时，不需要外接气源，直接对外释放， 激发声音。
17、再进一步，当套压小于0.2mpa时，则需要外接气源才能激发声音。
18、进一步，所述本地服务器与控制系统相连接，控制系统以单片机为控 制核心，以mcu为辅助控制。
19、进一步，所述控制系统通过控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁 阀、第四电磁阀、温压传感器、压力传感器和压力波传感器。
20、另一方面，本专利技术的实施例中提供了一种液面检测装置的操作方法， 包括以下步骤：
21、步骤1、将装置安装于井口，当套压大于0.2mpa时，直接激发声音， 套压小于0.2mpa时，外接气源激发声波脉冲信号；
22、步骤2、声波脉冲信号沿井筒传播，受温度、压力、相对密度等参数影 响，当声波脉冲信号遇到液面时，液面会将声波反射，位于控制系统中的 微音器接受该回波信号，将声音信号转化为电压信号，传送给单片机；
23、步骤3、单片机赋予时间标记，即可测量声音与时间的对应关系，根据 声速计算距离；
24、步骤4、考虑到环境因素和气体组分的多样性对声速的影响，通过对声 速补偿的方法进行校正，以提高测量精度，
25、进一步，步骤4中，进行校正的具体公式为：
26、
27、式中：v——声音在井筒中的气体传播速度m/s:
28、r——该种气体的绝热指数，为该种气体的定压分子热容量和定容分子 热容量之比，可查表得到：
29、r——摩尔气体常数，r＝8.314×103j/(mol·k):
30、t——绝对温度，k；
31、m——该种气体的mol质量。
32、t——发射声波信号到接受回波信号之间的时间
33、液面高度h：h＝v*t/2。
34、与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果是：
35、本专利技术提供了一种液面检测装置和方法，通过温度传感器和压力传感 器得到井下的温度和压力，结合对多份气体进行补偿的声速计算公式，求 得较为精确的声速值，使液面深度检测结果更为准确。
36、本专利技术采用辅助声速补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液面检测装置，其特征在于，包括：自动化测试平台和云端服务平台，所述自动化测试平台内设有本地服务器，所述服务器包含程序化控制模块、压力自动控制模块、异常报警系统、数据处理模块和人机交互与远程终端控制模块；所述本地服务器与数据采集系统与控制系统相连接，云端服务平台通过用户将数据上传至云端，或从云端下载数据。
2.根据权利要求1所述液面检测装置，其特征在于：所述数据采集系统包括空压机、电磁阀、气枪和接头体，其中，接头体安装在井口处，接头体与气枪连接，中间接有第二电磁阀，接头体处连接有温压传感器和高频传感器，测量温度压力和用于补偿声速，高频传感器用于压力波的测量；气枪处连接有压力传感器，气枪与数据采集控制系统连接处有第三电磁阀，气枪与气体增压泵相连接，中间接有第一电磁阀，气体增压泵与第一空压机和第二空压机连接，气体增压泵与第一空压机连接处安装有第四电磁阀。
3.根据权利要求1所述液面检测装置，其特征在于：所述电磁阀用于控制气体通断，产生次声波。
4.根据权利要求3所述液面检测装置，其特征在于：当套压大于0.2MPa时，不需要外接气源，直接对外释
5.根据权利要求3所述液面检测装置，其特征在于：当套压小于0.2MPa时，则需要外接气源才能激发声音。
6.根据权利要求1所述液面检测装置，其特征在于：所述本地服务器与控制系统相连接，控制系统以单片机为控制核心，以MCU为辅助控制。
7.根据权利要求1所述液面检测装置，其特征在于：所述控制系统通过控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、温压传感器、压力传感器和压力波传感器。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的液面检测装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的液面检测装置的操作方法，其特征在于：步骤4中，进行校正的具体公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种液面检测装置，其特征在于，包括：自动化测试平台和云端服务平台，所述自动化测试平台内设有本地服务器，所述服务器包含程序化控制模块、压力自动控制模块、异常报警系统、数据处理模块和人机交互与远程终端控制模块；所述本地服务器与数据采集系统与控制系统相连接，云端服务平台通过用户将数据上传至云端，或从云端下载数据。
2.根据权利要求1所述液面检测装置，其特征在于：所述数据采集系统包括空压机、电磁阀、气枪和接头体，其中，接头体安装在井口处，接头体与气枪连接，中间接有第二电磁阀，接头体处连接有温压传感器和高频传感器，测量温度压力和用于补偿声速，高频传感器用于压力波的测量；气枪处连接有压力传感器，气枪与数据采集控制系统连接处有第三电磁阀，气枪与气体增压泵相连接，中间接有第一电磁阀，气体增压泵与第一空压机和第二空压机连接，气体增压泵与第一空压机连接处安装有第四电磁阀。
3.根据权利要求1所述液面检...
【专利技术属性】
技术研发人员：万继方，夏焱，李景翠，袁光杰，班凡生，金根泰，刘天恩，李国韬，路立君，庄晓谦，张弘，付盼，董京楠，庞宇晗，宋恒宇，戴鹍，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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