井下多状态参数监测系统的研究

【摘要】：在工业迅猛发展的今天，石油的需求量在不断提升，易采原油却日渐减少。在石油采集过程中，潜油电泵成为了不可替代的机械设备，并广泛应用于斜井、海上采油井等不同种类的油田上。由于潜油电泵一般工作在高温、高压等工况恶劣的深井中，潜油电泵安全可靠的工作对油田稳定的产量起到至关重要的作用。 为提升采油技术水平，并保证潜油电泵持续高效稳定的工作，研发出具有自主知识产权的井下多状态参数监测系统，具有着重要的实际价值。本文针对井下潜油电泵机组的七个状态参数，包括吸入口压力、排出口压力、电动机绕组温度、吸入口温度、纵向振动、径向振动以及泄漏电流进行测量与传输研究，并提出整个监测系统框架。本论文采用电力线载波通信技术，将井下多状态参数通过三相潜油电缆传输到井上设备。目前，多采用变频器驱动的方式来更好的控制潜油电机，但变频器的引入，必然会在潜油电缆上引入高次谐波干扰，影响数据的传输。本论文采用基于低频载波通道的信号传输技术，并设计了与之相匹配的通信协议，保证了潜油电缆上的传输信号不会被高频噪声所干扰。 通过查阅国内外相关井下监测技术的资料并进行分析研究，设计出井下各个状态参数的高温测量电路，开发出符合通信协议的耦合电路将信号调制到潜油电缆上。在地面，设计出与井下相配套的解调电路，并带有保护、剥离、滤波电路，以便将信号传递给处理器进行监测处理。确定了为井下多状态参数监测系统硬件电路供电的总体方案，即信号的传输与井下设备的供电都通过潜油电缆来实现。最终，文中比较了不同井下多状态参数传输技术的方案，通过分析基于模拟电流环进行数据传输、基于高频载波通道的信号传输以及基于低频载波通道的信号传输的优劣，最终比较出基于低频载波通道的信号传输技术得天独厚的优势