井下监测系统

1、Downhole Monitoring SystemDownhole Monitoring System使 用 说 明 书目录一、产品简介 2二、产品特性 2三、产品分类及组成 3四、产品选型 4五、产品型号及对应量程 4六、工作原理 5七、技术指标 6八、系统工作条件 7九、产品验收 7十、安装注意事项 9十一、井上智能表 9附录 17一、产品简介电泵井全密封可变参数测试系统（简称测试系统）是一套针对潜油电泵机组采油过程中的配套测试系统，通过它可测试井下温度、压力及油面液位。该系统是一个集强电与弱电、计算机与通讯、机械与新材料、强度与密封、绝缘与传导多项高难度学科为一体的综合独立系统，具有高

2、精度、高性能、智能化的数据采集、处理、显示功能，在采油过程中测试系统可以和电源控制设备、潜油电机机组组成一套完整的闭环控制系统。系统的主要功能有：l 采集、储存并显示井下温度、压力及油面液位、电机振动、电机漏电流的动态数据；l 将采集到的数据处理成便于用户读取的压力、温度和液位值显示等在井上智能表上；l 用户可根据需要实时读取，也可以分时读取井下压力、温度和液位值等；l 系统可设定为连续工作或间歇工作；l 电泵停止工作后，系统能准确实时获取井下压力恢复曲线；l 所测试的数据均可通过RS232C串行口输入到计算机进行存储、分析；l 系统可输出传统的420mADC电流信号；二、产品特性1、精度高、

3、稳定性好、功能较全本系统产品精度高，压力精度可达到0.5级，达到国际先进水平，性能稳定，可靠性高，功能较全，完全能满足油田采油过程中的实际应用需要。2、操作简单本产品所测得的数据都显示在井上智能表上，便于用户读取，且所有功能均可通过智能表上的复合按钮完成，操作十分简单。智能表上还设有专用的RS232C通讯口，可在本公司提供的软件支持下将所有数据通过RS232C串口输入计算机进行存储分析。3、安装方便，外形美观大方本产品包括井上井下两大部分，其中井下部分主要由钢材和钛合金组成，并焊接密封成一个整体，连接在井下电机机组尾部；井上主要由井上三相电抗器，组合单元（变频消压器）和智能表组成，井上部分可全

4、部放置于控制柜内，安装接线极为方便，外形美观大方（见附图产品外形图）。4、性价比高本产品在保证产品性能基础上，具有极高的性价比。5、能与不同尺寸的机械结构灵活连接本产品设计有独特的抗振连接结构，不仅可与具有不同结构尺寸的电机灵活连接，还可以在不同的振激力作用下稳定可靠工作。三、产品分类及组成本测试系统分为工频测试系统和变频测试系统两大类。它们主要由井下数据测试、数据传输和井上数据处理、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。其中：工频测试系统 井下部分包括压力温度复合变送器、滤波器、抗震结构、电机过渡连接结构，并密封连接成一个整体；井上部分包括井上复合三

5、相电抗器、组合单元和智能表（便携式计算机由用户自备）。变频测试系统 井下部分包括压力温度复合变送器、变频消压器、抗震结构、电机过渡连接结构，并密封连接成一个整体；井上部分包括复合三相电抗器、分路器和智能表（便携式计算机由用户自备）。四、产品选型HPLSH工频测试系统HPLSH变频测试系统HPLSH压力量程温度量程产品型号HPLSH (X)TP注意：与采用固频供电相比，变频供电时电潜泵的电气性能有极大的改变，因此对测试系统的要求不同，变频测试系统具有交直流回路，有别于固频供电的单一电流回路。所以若采用变频供电，应选用“变频测试系统”，不可用“固频测试系统”替代。五、产品型号及对应量程参数量程 产

6、品型号温度范围压力量程-40100025MPa035MPa-40120025MPa035MPa-40150030MPa040MPa六、工作原理由于本系统井下测试部分连接在潜油电泵机组尾部，与泵一起在地面下2000多米的井底工作，其工作环境非常复杂和恶劣（高温、高压、高电压、强腐蚀等），因此对本系统的性能有极高的要求，要求本系统井下部分能在高温、高电压、高强度、强电磁场、地磁场干扰条件下稳定工作。系统电气连接图如图1所示。交流电源V控 制 柜UVW三相高压电缆潜油电机机组图1 测试系统电气连接图复合三相电抗器组合单元或分路器井上智能 表井 上 部 分温度压力复合变送 器抗 震 结 构滤波器或变频

7、消压器过 渡 连 接 结 构构井 下 部 分 整个测试系统由井上智能表进行供电，井上智能表通过组合单元（或分路器）、井上复合三相电抗器、井下滤波器（变频消压器）、井下抗震结构、电机过渡连接结构供电给井下压力、温度复合变送器。压力、温度传感器将非电量转换成电量，并通过井下电子线路，将压力或温度信号转换成弱直流电信号，该电流信号通过三相高压动力电缆传输到井上智能仪表，井上智能表对采集到的电流信号进行数字处理，将其转换成便于用户直接读取的压力、温度值直接显示在井上智能表上，并可以按井下压力和油层液面关系换算成用户可直接读取的液位值，井上智能表还对由温度引起的压力漂移进行误差补偿（见下图2）。井上智能

8、表是一个多功能表，不仅可以根据用户的要求显示井下温度、压力、液位值，同时设有两个专用接口，分别用于和计算机连接进行通讯及输出传统的420的电流信号，还可以通过计算机读取井下前三个月的压力值，并在停机后描绘出井下一个月的压力恢复曲线。井下测量部分井上智能表井上三相复合电抗器振动电流MUX通道选择器参数放大与校正泵电流压力温度电源模块电气过渡单元A/D转换单片机CPU液晶显 示变送器电源输入压力、温度电流输出接口RS232接口图2 电泵井测试系统工作原理简图过渡单元电缆接地铠皮过渡连接结构七、技术指标压力精度：0.5级（全温区） 过载能力：2.0 F.S温度精度：±1.5（全温区）重 复

9、 性：0.25%F.S回 差：0.25%F.S长期漂移：0. 5%F.S/6个月射频干扰：40V/米；绝缘性能：25，2500VDC条件下，绝缘电阻RISO3500M 120，2500VDC条件下，绝缘电阻RISO300M重 量：工频测试系统：井上部分16Kg 井下部分18Kg 变频测试系统：井上部分22Kg 井下部分18Kg八、系统工作条件工频系统要求电机电压V2500VAC，频率F50H，且为三相三线不接地系统。要求电机定子绕组的星点有引出线。变频系统适用于各类变频器。l 井上部分：温度范围：-40+65；相对湿度：不大于90%；输入电源电压范围：90VAC265VAC；周围不存在易燃易爆

10、、腐蚀性气体及导电尘埃。l 井下部分：所测介质温度不超过所选型号的温度测量范围；井下压力不超过所选型号的压力量程；所测介质为石油及油水混合物。九、产品验收系统与潜油泵电机连接前应在实验室进行压力、温度的等检验，并作记录。l 通电检测将各电气单元进行电气连接（连接方法参见图3）。将智能表插入220VAC市电，打开智能表开关，接通整个井上井下电路，进行通电检测，约经30秒后，智能表显示稳定，面板应显示当前所测得的压力温度值。如不正常应仔细检查接线是否正确，必要时应与生产厂家联系。井上智能 表复合三相电抗器过渡单元井下参数测试与传 输图3 单元组合接线简图l 绝缘测试通电检测无误后，进行井下结构绝缘

11、测试。将测试仪（2500VDC）的输出正表笔（红表笔）接井下测试系统钢筒的外壳，负表笔（黑表笔）接测温测压系统的正向输入端，所测电阻即为绝缘电阻值。其阻值应大于2500M（注意：进行绝缘测试时，应将井下井上两部分断开）。l 加温加压测试使用标准压力计，根据厂家提供的过程接头对井下变送部分进行加压加温测试。首先在常温下通电测试，此时井上智能表上所显示的温度应与当前标准温度计所显示的温度基本一致；井上智能表上所显示的压力值应与所加压力值间的误差在精度范围内。然后进行加温测试，将井下传感器放入恒温恒湿箱中，恒温恒湿箱的温度分别设置为80、100（系列）、120（系列）、150（系列），井上智能表分别

12、置于-40、0、25、65环境中，各温度点应保持至少2小时以上，保证各点温度平衡，同时加压。检查智能表上所显示的压力、温度值是否符合产品所给出的温度、压力精度范围。实验完毕后，应采取自然降温至室温方可将井下测试系统取出。注意：本测试系统在出厂前，在温度压力复合变送器前端安装有保护滤网，检验时应先卸下保护滤网，安装上压力连接接头（产品出厂时附件）进行压力校验，确认产品满足所给技术条件后，卸下压力连接接头，并安装上保护滤网。十、安装注意事项1 安装前应检查抗振组合件的尺寸是否与保护钢筒的内径一致；2 电机星点引出线的耐压绝缘强度必须大于2500VAC；3 测试系统井下部分正极引出线与电机星点引出线

13、须可靠连接，并进行高压绝缘（建议采用本公司提供的产品附件专用接头进行连接）；4 应确保保护钢筒和安装基座的丝扣无缺损；5 应保证井上三相电抗器的接线端子与输入三相高压电缆的接线端子紧密结合；6 井上三相电抗器的引出端必须加绝缘强度大于2500VAC的高压绝缘套管；7 三相高压电缆的铠皮必须可靠地连接在油井井口套管上，接线处应进行除油除锈处理。若直接在控制室内接地，应保证接地电阻小于5。十一、井上智能表1.接线方法智能表后面板示意图如下图所示，其中右下角两接线处接220VAC市电，“输出”为二次表的电源输出，接组合单元（或分路器）的输入接口（注意正负极性），“压力电流”、“温度电流”为对应压力和

14、温度量程的420mA电流信号。 井上智能表后面板接线示意图接线时，智能表的输出接组合单元或分路器的输入接口（注意正负极性），组合单元或分路器输出的正（红线）接三相电抗器的星点，组合单元或分路器输出的负（黑线）接油井井口套管或三相电缆铠皮（注意：实际操作过程中，三相电缆铠皮必须接油井井口套管）。2.测量状态及使用方法智能表为带存储的温度压力仪表，共有三种测量状态，分别为：连续测量状态；自动循环测量状态；单屏测量状态。智能表温度压力显示窗口为三屏四位显示，压力显示XX.XXMPa，温度显示XXX.X，液位为XXX.Xm（如下图所示）。接线完毕后智能表接通220VAC电源，按一下电源按钮后，智能表显

15、示窗显示闪烁状态。大约30秒后仪表工作处于自动循环测量温度与压力状态，每种参数的测量时间根据现场干扰情况约为10到30秒。此自动工作状态无需进行任何操作。智能表带有自动断电功能，若被测得的温度与压力在3个循环周期测试稳定后仪表自动关机。经过6小时后，则智能表重新自动启动，进入自动循环测量状态，重复以上工作。即智能表每6小时存储一组压力、温度测量值。所测温度、压力值可保存6个月（按每6小时保存一个温度与压力值）。若用户需要知道此时的液位值可按液位显示按钮，此时智能表将在液位显示窗口显示液位值。若用户需知道井下连续参数时，可在智能表后面板上相应状态选择选择开关拨到自动连续测量状态（为了延长智能表的

16、使用寿命，建议用户使用自动循环测量状态）。井底压力恢复曲线测量状态时仪表连续测量三天的压力值，每30秒采集存储一次压力值。该功能可通过智能表参数设定状态进行操作选择。以上所有数据均可通过RS232C串口进行读入到计算机进行保存。井上智能表前面板示意图 如果需要单独测量油井下的温度值只需按一下温度按键即可，此时智能表处于单独测量温度值的工作状态，压力显示窗口熄灭。若需要单独测量油井下的压力值只需按一下压力按键即可，此时仪表处于单独测量压力值的工作状态，温度显示窗口熄灭。若需恢复到自动循环测量温度、压力状态可再按一下自动/手动按键，则智能表恢复到开机时的自动循环测量状态。仪表的420mA电流输出是

17、与系统的温度，压力量程成线性关系。可进行长距离传输。3.参数设定状态压力 温度在仪表处于开机自动测量状态下时，按 按钮3秒以上，进入参数设定程序。第一屏至第六屏为压力变送器在80、100、120时压力随温度变化的补偿参数设定。由于温度的变化引起所测压力低于实际压力时，补偿负偏差值；相反，若由于温度的变化引起所测压力高于实际压力时，补偿正偏差值。该参数设定主要用于实验室补偿，一旦实验室校准，测试现场不应对其更改。1压力手动自动温度（1）第一屏为80时的压力零点偏差补偿。上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9

18、.9Mpa+9.9Mpa。2压力温度手动/自动（2）第二屏为80时的压力满量程偏差补偿，上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9.9Mpa+9.9Mpa。3压力温度手动/自动（3）第三屏为100时的压力零点偏差补偿，上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9.9Mpa+9.9Mpa。4压力温度手动/自动（4）第四屏为100时的压力满量程偏差补偿，上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按

19、钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9.9Mpa+9.9Mpa。5压力温度手动/自动（5）第五屏为120时的压力零点偏差设定，上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9.9Mpa+9.9Mpa。6手动/自动温度压力（6）第六屏为120时的压力满量程偏差设定，上窗口显示 ,下窗口显示偏差值，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1，按 按钮则设定完毕，转入下一参数设定。偏参设定范围：-9.9Mpa+9.9Mpa。7000压力温度手动/自动099（7）第七屏为设定权限认证。上窗口显示 ，下窗口显示密码

20、，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1以改变密码，按 按钮则输入完毕。如输入密码正确，进入高级设定菜单；如不正确，设定完毕，系统重启动。仪表出厂时初始密码为 。81压力温度手动/自动8280压力温度手动/自动0（8）第八屏为更改密码菜单。上窗口显示 ，下窗口显示 ，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1以改变密码，按 按钮则输入完毕。如输入值 ，不更改密码，设定程序转入下一屏设定。若不为0，则进入密码更改程序。当进入密码修改程序后，系统要求用户输入两次新密码。输入第一次密码时，上窗口显示 ，下窗口提示输入密码，按 按钮改变设定位，按 按钮设定位加1以改变密码，按 按钮则输入完毕；输入第二次新

21、密码时，上窗口显示 。输入完毕，如两次输入密码相同，则新密码生效，设定完毕，系统重启动；否则系统要求用户重新输入新密码。仪表工作方式设定程序：10101101（9）更改系统工作方式：上窗口显示 ；下窗口显示当前的工作方式： 表示测量压力恢复曲线方式， 表示普通测量方式。如果用户更改了系统工作方式，系统将提示是否清除以前存储记录。上窗口显示 ，下窗口显示 ；0表示不清除记录， 表示要清除记录。 如果用户没有更改系统的工作方式，系统参数设置完毕，系统重启动。4.井上智能表主要性能指标工作温度范围-4065精度（包括线性、迟滞、重复性）0.01%FS稳定性0.2%FS/年供电电源90265VAC42

22、0mA电流输出端的负载电阻500量程25MPa功耗5W5.RS232C通信接口（1）RS232C串口设定1569RxDTxDSGPC机RS232接口模块式仪表接口RS232C与智能表的接线示意图波特率9600，数据位8位，奇校验，停止位1位。（2）RSR232通信命令本仪表所有命令和数据以不定长的帧方式传输，基本格式如下： 90H，LL，CC，DD1，DD2，DDn，XX其中：90H前导字符 LL本帧总字节数 CC本帧功能标志字 DD1数据正文第一字节 DD2数据正文第二字节 DDn数据正文第n个字节，n=LL-4 XX校验字节，本帧所有字符的异或校验和1 读当前数据（4 bytes）命令帧格式：90H，04H，20H，B4H2 输出当前数据（12 bytes）命令帧格式：90H，0CH，A0H，PL，PH，TL，TH，00，00，00，00，XX其中：PH，PL当前压力值TH，TL当前温度值3 读测压力恢复曲线时的前三天数据（4 bytes）命令帧格式：90H，04H，11H，85H4 输出测压力恢复曲线时的前三天数据的首帧（12 bytes）命令帧格式：90H，0CH，91H，CL，CH，00，00，00，00，00，00，XX其中：CH，C