[實用新型]一種油氣井出砂的監測裝置

有效

• 申請號: 201821799753.3
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN209261543U
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 黨博;王杏卓;馮旭東;趙建平;胡軍
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種油氣井出砂的監測裝置，其特征在于，所述裝置包括：由至少兩個超聲波信號傳感器組成的傳感器陣列、信號放大電路、模擬信號-數字信號A-D轉換電路、采集存儲電路以及數據處理電路；

其中，所述傳感器陣列設置于待檢測的油氣管道外壁，所述信號放大電路的輸入端與所述傳感器陣列相連接，所述信號放大電路的輸出端與所述A-D轉換電路的輸入端相連接；所述A-D轉換電路的輸出端與所述采集存儲電路的輸入端相連接；所述采集存儲電路的輸出端與所述數據處理電路的輸入端相連接，所述數據處理電路的輸出端用于輸出所述砂粒撞擊所述油氣管道內的出砂率。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述傳感器陣列中的每個超聲波信號傳感器分別用于接收所述油氣管道中的砂粒撞擊所述油氣管道內壁所產生的超聲波信號，形成超聲波陣列信號；

所述信號放大電路，用于將所述超聲波陣列信號進行放大；

所述A-D轉換電路，用于將放大后的超聲波陣列信號轉換為數字陣列信號；

所述采集存儲電路，用于將所述數字陣列信號進行采集和存儲后，傳輸至所述數據處理電路；

所述數據處理電路，用于基于設定信號處理算法，根據所述數字陣列信號輸出所述砂粒撞擊所述油氣管道內的出砂率。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述信號放大電路的數量與所述傳感器陣列中超聲波信號傳感器的數量相同，且所述信號放大電路與所述超聲波信號傳感器一一對應，所述每個信號放大電路的輸入端均與對應的超聲波信號傳感器的輸出端相連；所述A-D轉換電路的數量為所述信號放大電路的數量的一半，且每兩個信號放大支路對應一個A-D轉換電路，每兩個信號放大支路的輸出端均與對應的A-D轉換電路的輸入端相連。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述每個信號放大電路均包括串聯的電荷放大器和差分放大支路；其中，所述電荷放大器的輸入端為所述信號放大電路的輸入端，所述差分放大支路的輸出端為所述信號放大電路的輸出端。

5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述每個A-D轉換電路均包括工作于CMOS模式下的AD9650芯片，所述采集存儲電路的數量為所述A-D轉換電路數量的一半，且每個采集存儲電路均對應兩個A-D轉換電路，每個所述采集存儲電路通過三線制的串行外設接口SPI對與之對應的兩個A-D轉換電路進行配置；其中，所述兩個A-D轉換電路的數據分別通過所述CMOS模式下的兩個輸入通道輸入，并通過一個輸出通道輸出至所述采集存儲電路。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，每個所述采集存儲電路包括A-D控制器和雙口隨機存取存儲器RAM；其中，所述A-D控制器用于控制對應的A-D轉換電路的數據采集，所述雙口RAM用于存儲對應的A-D轉換電路所采集到的數據。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述三線制SPI包括：

低電平有效的片選信號接口，用于表征被選中的AD9650芯片；

時鐘接口，用于為AD9650芯片配置提供時鐘；

控制信號傳輸接口，用于向所述被選中的AD9650芯片傳輸控制信號，其中，所述控制信號用于指示所述被選中的AD9650芯片進行數據采集。

8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述數據處理電路通過可變靜態存儲控制器FSMC總線與所述雙口RAM相連，所述數據處理電路用于讀取所述雙口RAM中所存儲的采集數據，并基于所述傳感器陣列中各超聲波信號傳感器的相位延遲時間確定與各超聲波信號傳感器對應的待處理數據；以及，按照預設的權值對各超聲波信號傳感器對應的待處理數據進行加權求和，獲得所述砂粒撞擊所述油氣管道內壁的功率譜圖；以及，根據所述功率譜圖輸出所述砂粒撞擊所述油氣管道內的出砂率。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括與所述數據處理電路的輸出相連接的上位機，用于通過數值顯示控件和/或波形圖顯示控件顯示所述砂粒撞擊所述油氣管道內的出砂率。

10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述上位機與所述數據處理電路的輸出端之間通過通用異步收發傳輸器UART總線相連接。