[發明專利]井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置

在審

• 申請號: 202111366327.7
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114137041A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 田家林;毛蘭輝;任堰牛;何禹;宋豪林;宋俊陽;吳雨航;楊琳
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;四川諧銘科技有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N21/3504
• 代理公司: 重慶縱義天澤知識產權代理事務所(普通合伙) 50272
• 代理人: 曾娟

本發明屬于油氣資源開采領域，涉及一種井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置，包括自動檢測前端、檢測系統部分、機械結構部分。自動檢測前端包括電容檢測前端和紅外檢測前端，檢測系統以MCU作為核心控制器，實現檢測結果的采集、處理和傳輸，機械結構部分包括密封透鏡、紅外線安裝頭、紅外傳感器外殼、光學腔體、處理系統上外殼、處理系統下外殼、檢測前端上外殼、檢測前端下外殼、檢測電容、電容傳感器外殼、電容安裝頭、裝置外殼。本發明能夠對井口泡沫進行實時檢測，采用電容和紅外線雙檢測前端，提高了檢測的準確度和實時性，利用微控制系統，分析處理采集到的數據，將結果自動傳輸給移動端，完成自動化控制。

技術領域

本發明屬于油氣資源開采領域，具體涉及一種井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置。

背景技術

泡排采氣是采氣過程中排水的主要手段之一，因其成本低、效果好在我國各大氣田廣泛應用。其原理是向積液氣井底注入起泡劑，井底的積液與起泡劑接觸以后，借助井底天然氣流的攪動，產生大量低密度含水泡沫，含水泡沫隨氣流從井底將積液攜帶到地面，從而達到排出井底積液的目的。但是如果采氣管道上游部分井站消泡不徹底，部分單井不具有消泡劑加注設備，以及分離過濾不徹底會引起集氣管道或其他設備內泡排劑二次起泡。在工程實踐中的泡沫排水采氣，消泡劑通常是間歇式注入，以觀察分離器的出水中不積泡為消泡標準。目前國內雖有一些其他的泡沫檢測措施，但準確度、實時性與工程實際的差距，不利于氣田自動化檢測和消泡劑量的科學管理。

因此，針對泡排采氣中難以準確掌握同步消泡情況和無法準確評價消泡劑消泡效果的實際問題，提高消泡效果、減少泡排劑對下游天然氣增壓、脫水設備的影響具有重要的工程實際意義。因此，本發明提出一種井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置，具有檢測精度高、可靠性高、生產成本低的特點。

發明內容

本發明提供一種井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置，通過電容檢測和紅外檢測，實現對氣井管道中的泡沫含量檢測，裝置采用電容和紅外線雙檢測前端，提高了檢測的準確度和實時性，利用微控制系統，分析處理采集到的數據，將結果自動傳輸給移動端，完成自動化控制。

本發明的技術方案是：一種井口泡排采氣泡沫自動檢測裝置，包括自動檢測前端、檢測系統部分、機械結構部分；其中泡沫自動檢測前端部分包括紅外檢測前端和電容檢測前端；其中檢測部分包括MCU核心主控制模塊、觸摸顯示模塊、ADC信號采集模塊、CAN通信模塊、無線通信模塊、報警模塊、PWM調制信號模塊、按鍵控制模塊以及供電電源模塊；其中機械結構部分包括密封透鏡、紅外線安裝頭、紅外傳感器外殼、光學腔體、處理系統上外殼、處理系統下外殼、檢測前端上外殼、檢測前端下外殼、檢測電容、電容傳感器外殼、電容安裝頭、裝置外殼。

所述的紅外檢測前端利用射線的衰減規律時物質引起的衰減原理，通過檢測光電探測器的信號強弱來判斷泡沫的含量，具體包括光路系統和電路系統，光路系統包括光電檢測器、光學腔體、光源，電路系統包括光源驅動和調制電路、前置I/V轉換電路、四階帶通濾波電路和精密半波整流電路。

所述的電容檢測前端利用電容和電介質之間的關系，通過檢測電容中電壓的微小變化來判斷泡沫含量，具體包括運算放大電路、電容極板、檢測空間；

所述的MCU核心主控制模塊采用MCU核心控制器，MCU核心控制器是整個檢測系統的控制核心，其內部包含了處理器以及多個片上組件，其他功能模塊受MCU核心控制器控制。核心控制器采用STM32F103VET6芯片，實現裝置所既定的功能需要進行核心控制模塊的電路設計，具體包括：RTC時鐘電路、系統啟動電路、系統復位電路、程序導入電路和后備電源電路。

所述的觸摸顯示模塊顯示檢測系統的運行狀態和采集到的數據，同時具有一定的操縱控制功能，其驅動控制由MCU核心控制器集成片上的FSMC擔任。

所述的ADC信號采集模塊負責采集紅外線檢測前端和電容檢測前端的輸出電壓信號與峰值檢測，其功能實現依靠MCU核心控制器集成片上的ADC。

所述的CAN通信模塊同DI接口相互配合，實現DI通信連接。