油井封隔器管柱载荷检测技术研究

发布时间：2017-08-14 03:31

  本文关键词：油井封隔器管柱载荷检测技术研究

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【摘要】：在大庆油田,随着多年大规模的分层开采后,油井井下工况更加复杂,采油难度越来越大,精细化分层的矛盾越来越显著,而且产层的含水率逐渐增大,致使开采过程中井下的工作环境进一步恶化,注水管柱及封隔器失效问题日渐明显,严重制约着注水作业过程的顺利进行。因而了解井下封隔器管柱的承载工作状况是很有必要的,这在完善投捞、验封工艺和开展洗井短路规律、防短路工艺上具有重要意义,有助于进一步的提高多级细分测调效率方法研究。从井下恶劣的工作环境及载荷检测技术的要求出发,研究了油井封隔器管柱载荷检测技术。设计开发的油井封隔器管柱载荷检测系统总体上分为井下部分与地面上位机数据管理平台两部分,井下仪器部分由测试传感器短接搭载信号采集、存储电路系统构成,检测过程中不影响油井的正常生产作业,将采集的载荷、温度数据存储于耐高温Micro SD卡中,从井下起出后,通过上位机数据管理平台实现载荷、温度数据的回放。按设计的总体技术方案规划,设计开发了载荷检测全状态样机,其包括载荷检测传感器短接的设计、应变片的布设方案、短接机械结构的设计。设计了基于MAX856和TC7660的电源模块、载荷检测电路、温度检测电路、基于CH376S的Micro SD卡数据存储模块。开发的数据管理平台在对数据的处理上,采用基于粒子群(PSO)优化BP神经网络算法的数据融合技术,对载荷检测结果进行温度补偿处理,有效地提高了载荷检测的精度。上位机数据管理平台还实现了多载荷比对查看、测试曲线打印输出功能。
【关键词】：载荷检测 封隔器管柱 数据采集 数据融合
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE931.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题的选题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外理论研究情况9
• 1.2.2 国内理论研究情况9-10
• 1.2.3 国内外对油井管柱状态检测设备的研究10-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-13
• 第二章 系统总体方案设计13-21
• 2.1 封隔器管柱载荷测试环境分析13-14
• 2.1.1 温度环境分析13
• 2.1.2 井下压力环境分析13-14
• 2.2 系统功能要求及技术指标14-15
• 2.2.1 系统的功能要求14
• 2.2.2 系统的技术指标及性能特点14-15
• 2.3 系统关键技术分析15-18
• 2.3.1 多传感器数据融合技术分析15-16
• 2.3.2 抗干扰技术分析16-17
• 2.3.3 应变检测技术分析17-18
• 2.4 系统总体方案设计18-20
• 2.4.1 系统工作原理18-19
• 2.4.2 系统硬件结构19-20
• 2.4.3 系统软件功能划分20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 系统硬件设计21-38
• 3.1 载荷测试传感器短接设计21-28
• 3.1.1 应变检测原理21-23
• 3.1.2 基于ANSYS的测试短接应变筒静态应力分析23-25
• 3.1.3 应变片的布设及组桥方式25-26
• 3.1.4 测试传感器短接机械结构设计26-28
• 3.2 单片机及外围接口电路28-29
• 3.2.1 单片机STC15F2K60S2介绍28-29
• 3.2.2 单片机外围接口电路29
• 3.3 USB转UART桥接通讯模块29-30
• 3.4 载荷信号采集模块设计30-34
• 3.4.1 信号采集电路基本组成30
• 3.4.2 信号调理电路设计30-34
• 3.5 温度检测模块34
• 3.6 数据存储模块设计34-35
• 3.6.1 CH376S简介34-35
• 3.6.2 存储模块电路设计35
• 3.7 电源模块设计35-37
• 3.7.1 电源的选择35-36
• 3.7.2 电源管理模块设计36-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第四章 系统软件设计38-52
• 4.1 载荷数据解析原理38-40
• 4.2 载荷、温度双参数数据融合技术40-46
• 4.2.1 BP神经网络40-41
• 4.2.2 基于PSO优化的BP神经网络算法41-43
• 4.2.3 载荷、温度数据融合处理43-46
• 4.3 上位机软件设计46-47
• 4.4 下位机软件设计47-51
• 4.4.1 主程序设计47-48
• 4.4.2 串行通讯程序设计48-49
• 4.4.3 A/D转换及数据采集程序设计49-50
• 4.4.4 数据存储程序设计50-51
• 4.4.5 定时唤醒程序设计51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 系统调试及验证52-57
• 5.1 系统硬件实物介绍52
• 5.2 系统硬件调试52-55
• 5.2.1 电路板上电前检查53
• 5.2.2 电源模块测试53-54
• 5.2.3 信号采集电路模块调试54
• 5.2.4 数据存储模块电路调试54-55
• 5.3 系统测试验证55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 发表文章目录及获得专利授权62-63
• 致谢63-64

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本文编号：670571