150℃潜油电泵油井井下多参数监测技术研究

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1、硕士学位论文150℃潜油电泵油井井下多参数监测技术研究RESEARCHONMULTI-PARAMETERMONITORINGTECHNOLOGYFOR150℃ESPWELLS张鹏淼哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM341学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文150℃潜油电泵油井井下多参数监测技术研究硕士研究生：张鹏淼导师：高强教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM34

2、1U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMULTI-PARAMETERMONITORINGTECHNOLOGYFOR150℃ESPWELLSCandidate：ZhangPengmiaoSupervisor：Prof.GaoQiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectrical

3、EngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着浅层石油资源的日益枯竭和井况的日趋恶劣，潜油电泵以其高效率、大排量、高扬程等优点实现了石油开采中后期的顺利进行，成为了井液人工举升的重要装备。在石油开采技术不断进步的趋势下，井深不断增加，井温随之上升，针对高温井下环境的多参数监测技术研究对深井、高温井采油系统的运行监视、故障预测、泵效率提高和采油方案优化均具有重

4、要意义。本文针对150℃潜油电泵油井的井下多参数监测技术进行深入研究。通过对井下高温供电、单片机时序控制、电流环信号传输、地面远程电源和数据采样处理等关键技术的研究，实现对潜油电泵油井的泵入口温度、泵入口压力、泵出口压力、电机绕组温度、X轴方向振动、Y轴方向振动和泄漏电流七个物理量的实时监测。监测系统可按照功能和结构划分为井下参数测量单元和地面二次仪表两部分。井下参数测量单元完成高温环境下的参数测量和传输工作。采用基于高温磁芯材料的反激式电路实现井下参数测量电路和单片机的供电，利用高温传感器和低功耗设计的调理电路对井下参数进行测

5、量，通过带多路A/D功能的高温单片机实现各参数的分时采样和传输，时序信号通过电压-电流转换电路转换成电流信号后，通过电流环传输至地面二次仪表。地面仪表可分为三个部分：远程供电电源、基于ARM7的主控电路板和MCGS触摸屏。通过基于TOP264EG芯片的反激式开关电源实现AC/DC变换，再将其直流输出接到地面电抗器星点处，实现地面仪表的远程无缆供电。主控电路板利用电流-电压转换电路获取井下测量信号，再经过A/D转换后送ARM7芯片进行数字滤波。同时主控板还实现了周期性供电控制、数据送显、继电保护和历史数据存储等功能。通过对MCGS

6、触摸屏的界面设计，实现运行监视、参数曲线、报警保护值设定等功能。对系统进行软硬件设计后，通过实验对系统各方面性能进行测试。实验表明井下参数测量单元在150℃及以下的环境温度中均可正常工作，地面二次仪表能够实现对井下测量信号的获取、采样和显示功能，整体系统的参数测量精度满足性能指标，并且具有良好的稳定性。关键词：150℃；时序控制；电流环；远程供电；ARM7-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedepletionofshallowoilpoolandthedeteriorationofwellcondi

7、tion,electricalsubmersiblepumps(ESP)facilitatetheoilextractionduringthemiddleandlaterstagesbasedontheadvantagesofhighefficiency,largecapacityandhighlift.Welldepthandtemperaturetenttoincreasealongwiththedevelopmentofoilextractiontechnology.Therefore,researchonmulti-pa

8、rametermonitoringtechnologyforhightemperaturedown-holeenvironmentissignificantfortheoperationmonitoring,failureprediction,efficienc