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采油井电动分层配产器测控系统的设计

作　者: 夏爽
导　师: 胡晓东
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 采油井 电潜泵分层配产器 测控系统 电力线载波通信
分类号: TE937
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要


大多数油田都是非均质、多油层砂岩油藏,各类油层在层间、平面和层内有很大的差异性,通过分不同的开发层系,每口井仍有几个或十几个小层进行开采,各层间的渗透率仍然存在较大差异,这些差异对注水开发的油田开发效果有很大的影响。电潜泵井分层配产器是调整油田三大矛盾(层间矛盾、平面矛盾、层内矛盾),提高油田开发效果的一项全新的装置。所谓分层配产就是针对各油层不同的渗透性能,采用不同的生产压差进行油井的开采。对渗透性好,产油能力强的层,适当控制生产压差;对渗透性差,采油能力低的层,则加大生产压差。尽可能使高、中、低渗透层都能发挥应有的作用,从而使层间矛盾得到调整,地层能量得到合理应用,控制了油井采油速度。所以,采油井实行分层配产,是实现油田长期高产稳产、提高油田无水采收率和最终采收率的有效措施。为实现潜油电泵井的分层配产,本文研制了电动分层配产器测控系统,主要工作内容包括以下几个方面:1、提出了采油井电动分层配产器测控系统的设计方案,电潜泵井分层配产器由井下数据测量、数据传输、动作执行和井上数据处理、数据显示两大部分组成井上、井下部分通过油井电机三相高压动力电缆连接成一个回路。研制了以MSP430F149单片机为核心,以直流电机为执行机构,以流量检测模块和压力检测模块为数据采集单元的测控系统;2、完成了基于MSP430单片机的测控系统的硬件设计,系统采用多级组合式的安装方法,井下部分包括数据测量、数据传输、动作执行与潜油电泵密封连接成一个整体,并对各个功能模块的实验及性能分析;3、完成了基于MSP430单片机的多层式测控系统的软件设计,包括数据采集及处理模块、阀门电机控制模块、电力载波通讯模块;4、完成了实验样机的搭建,进行了模拟实验,对测控系统的可行性进行了验证。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 课题的意义和背景  9-13
    1.1.1 油井开采的现状  9
    1.1.2 潜油电泵开采的特点  9-10
    1.1.3 分层配产的实现方法  10-12
    1.1.4 分层配产中存在的问题  12-13
  1.2 课题的目的和内容  13-14
    1.2.1 总体方案设计  13
    1.2.2 电路及系统软件设计  13
    1.2.3 室内试验研究  13-14
第二章 系统的总体设计  14-18
  2.1 电动分层配产器的设计  14-15
    2.1.1 电动分层配产器的原理  14-15
    2.1.2 电动分层配产器的设计要求  15
    2.1.3 电动分层配产器的功能  15
  2.2 测控系统的总体设计方案  15-18
第三章 测控系统的硬件设计  18-40
  3.1 MSP430 单片机外围电路硬件设计  18-21
    3.1.1 MSP430 单片机简介  18-20
    3.1.2 MSP430F149 时钟电路设计  20
    3.1.3 MSP430F149 的复位电路设计及调试  20-21
  3.2 测控系统井下部分的供电方案  21-22
  3.3 测控系统的通讯方案  22-25
  3.4 地上部分硬件设计  25-31
    3.4.1 井上通讯电路  25-26
    3.4.2 载波通讯电路  26-29
    3.4.3 井上供电部分  29-31
  3.5 井下部分硬件设计  31-40
    3.5.1 井下通讯部分  31-32
    3.5.2 井下测控部分  32-33
    3.5.3 井下载波通讯电路  33-35
    3.5.4 DC-DC 模块电路  35-36
    3.5.5 阀门电机控制电路  36
    3.5.6 阀门开度测量电路  36-38
    3.5.7 堵转电流检测电路  38-40
第四章 测控系统的软件设计  40-48
  4.1 井上通讯部分程序设计  40-41
  4.2 井下通讯部分程序设计  41-44
  4.3 井下测控部分程序设计  44-48
    4.3.1 阀门电机控制软件  45-46
    4.3.2 数据采集软件  46-48
第五章 结果及分析  48-56
  5.1 电压衰减实验  48-50
  5.2 数据通讯实验  50-54
    5.2.1 星点通讯实验  50-51
    5.2.2 载波通讯电路调试  51-53
    5.2.3 井下分层通讯调试  53-54
  5.3 阀门控制实验  54-55
    5.3.1 电机控制实验  54
    5.3.2 阀门开度反馈实验  54-55
    5.3.3 堵转电流检测实验  55
  5.4 数据采集实验  55
  5.5 小节  55-56
第六章 总结与展望  56-58
参考文献  58-60
发表论文和参加科研情况说明  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气开采机械设备 > 仪器、仪表与辅助设备
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