TPC300流量自动调测系统使用说明书Word格式.docx
- 文档编号:8632994
- 上传时间:2023-05-12
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:1.34MB
TPC300流量自动调测系统使用说明书Word格式.docx
《TPC300流量自动调测系统使用说明书Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《TPC300流量自动调测系统使用说明书Word格式.docx(32页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
4.1同心配水器的可靠对接和流量计测量位置的确定-15-
4.2一、二层的测调-16-
4.3更多层的测调-16-
4.4支撑臂的收回-16-
4.5克服层间影响-16-
4.6流量验证和不同注水压力下的实测流量值-17-
5TPC-300流量自动测调系统操作软件-17-
5.1主控界面的说明-17-
5.2端口设置和用户选择操作-18-
5.3仪器类型的选择-18-
5.4系统检查界面操作-19-
5.5曲线显示操作-20-
5.6参数设置操作-21-
5.6.1参数设置界面-21-
5.6.2坐标值调整-23-
5.6.3标定-23-
5.6.4检定-25-
5.7主控界面操作-25-
6操作实例-26-
6.1测调准备-26-
6.1.1TPC-300流量自动测调系统的连接-27-
6.1.2端口设置与仪器类型的选择-28-
6.1.3系统通信检查-28-
6.2仪器操作步骤-28-
6.3操作说明-29-
6.3.1控制器供电方式选择及控制方式选择-29-
6.3.2支撑臂打开操作-30-
6.3.3支撑臂收回操作-30-
6.3.4配水器调节操作-30-
6.3.5配水器的对接成功判断方法-31-
6.3.6测调-31-
6.3.7不同压力下的流量实测-31-
6.3.8测调循环-31-
6.4数据、报表分析及打印-31-
6.5验证-31-
7注意事项及异常情况的处理-32-
7.1注意事项-32-
7.2异常情况的处理-32-
7.2.1同心配水器异常情况处理-32-
7.2.2支撑臂异常情况处理-32-
7.2.3支撑臂收不到位外翘-32-
7.2.4其他情况处理-32-
1TPC-300流量自动测调系统构成
图1.1TPC-300流量自动测调系统结构框图
2系统说明和工作原理
2.1系统说明
TPC-300流量自动测调系统,采用单芯电缆下井结构,仪器在单芯电缆上采用单极性供电,实现双向ST编码数据通信。
测调仪通过单芯电缆给地面控制系统发送测量数据,同时地面控制器通过发送不同的控制命令来控制测调仪,测调仪通过其下端的调节头带动同心配水器的转动,从而调节配水器的开度大小,进而对不同层位的流量进行调节以达到配注要求。
这种类型的测调仪采用了单电机工作,通过其独特机械结构设计,保证了调节臂的打开/收回、可调水嘴的正负调节采用了同一个电机进行控制。
测调仪可以在油管内吊测,同时也可以在配水器内座测。
在测量的过程中实时显示流量、压力、温度等参数。
测调仪新增了状态检测功能。
利用霍尔元件、磁钢以及相应的机械结构可以实时检测支撑臂的状态,对接状态,以及对接后流量调节过程中的配水器开度变化。
还新增了磁定位功能,用来辅助寻找配水器和仪器坐层。
通过相应的控制器、笔记本和上位机软件的配合,可以更加精确的了解测调仪井下工作状态使注水工作更加可视化,透明化。
2.2工作原理
TPC-300流量自动测调系统装置当需要对目标层注水调节时,首先系统将测调仪下放至到要注水的目标层上方10米处,通过箱子上开臂按钮或者软件的开臂按钮打开调节臂,开臂到位后井下仪自动停止,并给上位机开臂到位状态信息。
上位机软件显示开臂到位。
下放仪器,完成调节臂与井下的同心配水器的对接。
对接后上位机软件状态显示对接成功。
此时开收臂按钮不起作用。
控制箱上的正负调按钮和上位机软件的正负调按键可以进行配水器的开度调节。
进行流量调节时,上位机软件实时测量温度压力和流量,并且显示可调水嘴的开度变化。
开度的变化步长为3%。
调节流量至要求的值或者要求的开度值可利用停止按钮停止本层的流量调节。
此时可上提仪器,使仪器脱离对接状态。
然后利用控制箱上的收臂按钮或者上位机软件上的收臂按键收回调节臂,调节臂收臂到位后井下仪自动停止收臂动作并给上位机发送收臂到位的状态信息,上位机软件显示收臂到位。
此层的注水调节完成后。
这时可对另一目标层进行调节。
在整个控制过程中,地面控制器通过供电电流及时发现砂卡和正反向到位堵转等异常情况,并采取相应措施进行控制。
测调仪在井下可反复上下工作,一次下井就可以完成全部的测量及注水调配工作,从而可缩短测成一口井的工作时间。
2.3系统功能
●可实现流量自动测调:
参见2.2工作原理。
●流量验证:
参见4.8流量验证和不同注水压力下的实测流量值。
2.4技术指标
仪器最大外径Φ42mm
仪器总长147cm(不含电缆头)
仪器工作温度范围-17~+150℃
仪器工作压力≤80MPa
仪器工作电压70~100VDC
仪器工作电流35~600mA
调节臂电机减速机输出转矩>
12Nm
调节臂打开/收回时间<
3sec/单次
单层配水调整时间<
4min
可调水嘴最小控制精度(水嘴的开度行程)0.416μm
流量测量范围0~500方/天
流量测量精度2%
3系统装置组成部分
TPC-300流量自动测调系统由四大部分组成:
地面控制系统、地面辅助系统、TPC-300流量自动测调仪【流量计,调节器】,简称“测调仪”、同心配水器。
可细分为如下:
3.1同心配水器
同心配水器由上下接头、外筒、本体、活动水嘴部分和固定水嘴部分组成。
如图3.1所示
图3.1
技术指标:
最大外径φ114mm
总长度640mm
内孔最小通径φ46mm
工作温度范围-30~+150℃
工作压力≤60MPa
流量范围5~200m/d
30~500m/d
50~1000m/d
调节行程:
40mm
全程调节时间约10分钟
关死密封要求压差40MPa保压30分钟无渗漏
调节扭矩要求压差20MPa调节扭矩<
8Nm
连接扣型2-7/8”(平式油管螺纹)
2-7/8”(外加厚油管螺纹)
新的同心配水器是可关死的,需要进行调节测试。
具体做法是用TPC-300测调仪对配水器进行调节,从完全关死到完全打开。
观察电流是否在规定的范围(进出密封圈的最大电流不超过300mA)。
3.2流量计
流量计选用我公司的超声流量计。
该部分与调节器部分配合使用,用于实时测量流量,检验配水器配水量的大小,方便实现注水井各层配注量的双向调节,该仪器采用单芯电缆供电,采用全双工的通讯方式,可同时测量流量、压力、温度三种参数。
本测调仪的流量测量采用超声波相位差测量流量原理。
压力、温度传感器均采用恒流供电的方式,流量、压力、温度三种电量信号最终以直流电平方式分时进行A/D转换,最终由流量计的数字电路部分将其转换为数字信号,得到测量数据,并通过ST编码电路将数字信号编码并上传到地面控制器。
为满足控制及调节功能,地面控制器实时监测仪器的电压和电流值。
测调仪实时的向上传所测得的三种测量数据。
测调仪流量计部分由电源电路、单片机电路、ST编码电路、流量信号处理电路、压力、温度信号处理电路等几部分组成。
3.2.1电源电路
包括+15V、-15V、+5V、及+2.5V基准电路,为仪器所有功能模块电路提供电源。
+15V、-15V主要为ST编码电路提供电源;
+5V为单片机及各参数信号处理电路提供电源;
+2.5V基准电压主为A/D转换提供电压基准。
3.2.2单片机电路
单片机电路包括A/D转换功能、串口发送,声波发送和接收、ST编码、300hz解码电路、PWM激励、信号处理控制、方式功能设置等功能模块。
3.2.3ST编码电路
编码采用软件方式,电路采用正负15V供电,采用仿照曼码集成电路内部完全对称的结构,并且精心选用互补型功率MOS管和双极型晶体管搭建而成。
通过电容将差分形式的编码隔直后,耦合到缆头电压,通过直流载波的形式发给地面控制器。
3.2.4300hz解码电路
TPC-300控制器对测调仪的控制是通过命令实现的。
具体是采用300hz的正弦波,通过脉冲个数编码来实现的。
测调仪通过对接收到得300hz的命令信号的处理和解析,获得正确的命令,进行相应的动作。
300hz解码电路主要由放大电路,滤波电路,迟滞比较电路组成,最终处理完的信号送单片机进行处理。
3.2.5流量信号处理电路
每个流量的测量都需用由两个超声探头来完成,测量信分别放大、整形后、进行鉴相、滤波、然后送入专用的高精度A/D进行转换。
转换完成后将数据传送给单片机进行数据处理。
3.2.6压力温度信号处理电路
压力、温度传感器采用恒流供电方式,输出到精密放大器电路,最后送入A/D进行转换。
3.2.7状态检测电路
状态检测电路,主要由霍尔元件,磁钢和相应的机械组件组成。
主要包括开臂到位检测,收臂到位检测,对接检测,开度检测四部分。
单片机通过采集霍尔元件检测到的状态信息,组织状态信息发送给控制器,控制器再将信息传送给笔记本上的上位机软件。
通过上位机软件可以清晰的观察井下仪器的工作状态并进行相应的控制操作。
3.2.8磁定位
磁定位功能是为了指示仪器井下位置增加的新的功能。
其主要原理是利用节箍改变原来的磁定位短节中通过磁定位线圈的磁通量,进而在磁定位线圈两端产生感应电动势。
再利用压频转换芯片将电压转换为频率。
最后用单片机对频率进行采集,并将采集数据传送给地面控制,由地面控制器将原始采集数据进行处理。
3.2.9调节器部分
为TPC-300流量自动测调系统装置的核心部件,电机控制单元,栅极门控电路,电机、减速机构、连杆机构、防撞块、支撑臂和调节头等组成。
特殊的结构设计,保证了在仪器与配水器成功对接之后,对配水的调节不会引起支撑臂的开收。
当对目标层注水量调节完毕后,必须上提仪器至仪器处于未对接的状态,才能对调节臂进行打开/收回操作。
(调节臂的打开/收回只能在未对接状态下进行)
(1)单片机控制单元:
负责判断地面控制器输出给测调仪的控制命令,根据命令输出输出两组控制信号,使门控电路作出相应的动作,电压和调节动作的具体对应关系如5.5节所述。
(2)栅极门控电路:
根据单片机的控制信号来控制电机的正传或负转,从而实现调节臂的开收和配水的正负调节。
(3)支撑臂:
实现与配水器的对接,确保调节头的位置处于同心配水器的可调节部分。
(4)防撞块:
支撑臂对接成功后,防撞块处于防撞槽内,固定仪器,防止调节头在调节配水器时仪器跟着同时转动。
(5)调节头:
对接成功的状态下,在电机带动下,调节配水器的开度,实现调节配注水量的大小。
3.3附件
加重杆用于仪器正常下放及调节臂与配水器之间的可靠对接。
3.4地面控制系统
地面控制系统采用本公司研制的TPC-300-KZQ流量自动测调系统控制器,该控制器集测调仪供电、控制、数据采集、数据处理于一身,可实现车载12/24VDC蓄电瓶结合车载逆变器供电以及AC220V市电供电,方便野外工作,接线方便。
使用该控制器和测调仪联接,实现对测调仪的控制。
TPC-300-KZQ流量自动测调系统控制器的实物图如图3.1所示。
该控制器兼容以前的TPC-200边测边调井下仪器。
3.4.1控制器前面板
如图3.2所示:
图3.2
1、按钮开关:
依次为“开臂”、“收臂”、“停止”、“正调”、“负调”;
2、仪器供电开关(“输出”):
给仪器供电或断电;
3、控制器电源开关(“电源”):
给控制器供总电源或关闭,开/关前需保证输出按钮断电;
4、红色指示灯:
包含“解码”灯、“恒压”灯、“恒流”灯,解码灯闪烁表明仪器通讯正常,恒压或恒流灯亮表明控制器的输出电压或电流基本恒定不变;
5、数字面板电压表:
显示输出电压;
6、数字面板电流表:
显示输出电流;
3.4.2控制器后面板
如图3.3所示:
、
图3.3
1、“井下仪”接口:
4芯接口,给井下仪器供电;
2、3A保险管:
保护控制器不会因为意外“打铁”现象,或过流现象损坏;
3、“总电源”接口:
3芯接口,给盒子供220DC的市电;
4、“数据”接口:
用于连接控制器和笔记本之间的通讯;
5、“程序”接口:
给控制器下载程序使用,用户一般不用;
6、风扇及保护罩。
注意事项:
控制器轻拿轻放,不宜往控制器上放置过重的物件,不宜随意放置在阴暗潮湿的地方;
连接控制器连线时应断电后再接,不宜带电操作;
控制器电流或电压过大时应立即关掉总电源。
3.5地面辅助系统
3.5.1测试车
本系统采用油田现有的试井车加以改进,将其钢丝滚筒换为电缆滚筒,增加电缆输出滑环,电缆采用φ3.5的单芯双铠电缆,天、地滑轮根据电缆的要求作相应的更换。
3.5.2防喷管装置
使用本公司所配置的防喷管装置(井上投放仪器更安全可靠),在整个测调过程中,为保障测试电缆与防喷管的可靠密封,在不改变原试井工艺的前提下。
防喷头密封采用多级密封,阻尼孔φ3.8×
40mm。
在第1级和第2级橡胶密封之间有一个压力平衡孔,使1级处和高压腔的压差保持基本恒定,使电缆在运动中阻尼减小。
在1、2级间密封有一可控排水孔,在电缆运动时打开排水孔,减小电缆的阻力,在测调时,电缆不动则关闭排水孔,减小泄漏量,达到密封的要求。
3.5.3系统配置防喷管装置
防喷管装置组成:
由地滑轮、防喷管、防喷头、天滑轮组成。
如图3.5所示:
仪器投放:
1仪器安装电缆头。
2将仪器放置防喷管内。
3安装防喷头。
4安装天滑轮。
5安装防喷管。
6安装地滑轮。
7拉紧测试电缆。
8开阀门。
9下放仪器。
3.6仪器供电
①仪器供电电流:
+35~+600mA。
②仪器供电电压:
70VDC~100VDC。
仪器实物图如图3.4所示:
图3.4
图3.5防喷管结构图
3.7电缆头制作
TPC-300测调仪的电缆头采用最新的可抽头结构,可以通过控制钢丝条数来精确控制抽头的力量大小,具体的制作方法如下:
将单芯电缆按图3.6所示依次穿过绳帽、保护弹簧、外锥套、内锥套后,将单芯电缆的外层钢丝一根根剥开,均匀选择12根,反折传入内锥套的12个孔,穿过孔的钢丝留上2个毫米,超过部分剪掉。
穿过外锥套的外层剩余钢丝和内层钢丝均剪掉,将内锥套压入外锥套,并用工具砸紧,将电缆穿过锁紧螺帽,再将锁紧螺帽上到外锥套上,上到底压紧内锥套。
从锁紧螺帽穿出的缆芯与电缆头另外部分的线连接到一起,并用高压胶带和电气胶带缠紧,之后按照装配要求将电缆头组装起来,用工具拧紧。
组装完成后用万用表测量缆芯与外壳是否短路,未短路证明做得电缆头是好的。
图3.6电缆头制作示意图
4TPC-300流量自动测调系统操作工艺
TPC-300流量自动测调系统由“地面控制系统、地面辅助系统、测调仪、同心配水器”四大部分组成。
测调仪由电缆头、流量计、调节器、加重杆、组成。
要求在同一个井口注水压力下进行测调,而在其他压力下(2—3个压力下)分别进行流量的测量验证,其结果都应满足要求,和预期值保持一致,操作工艺如下详述。
4.1同心配水器的可靠对接和流量计测量位置的确定
用电缆将测调仪下放到同心配水器上方5~10米处。
然后下放测调仪,确定到层位后再继续下放至层位要求处-2米,这时支撑臂和井下的同心配水器方可进行可靠对接。
有时和井下同心配水器对接可能一次不能成功,需多次方能可靠对接,其方法是重复相应的操作直至对接成功,这里要特别注意的是:
只有在测调仪和配水器可靠对接后,才能进行正负调操作。
4.2一、二层的测调
第一层的测调
第一层是指最底下一层,在确保了支撑臂和同心配水器可靠对接后,即可进行注水层的测调。
整个测调过程在主控界面控制下完成,控制系统软件主控界面参见5.1节。
配水过程如下
a读计流量显示值,如果和所期望的注水量不一致,这时可进行配水调节。
b在软件的主界面下,选取合适的调控操作进行配水操作(程控),增加注水或减少注水,则井下的配水器开度增大或减小相应的行程。
c稳定2分钟,读上流量显示值,此值既是第一层的实际注水量,此值是否和所期望的注水量一致(误差范围内),若一致,则第一层测调完成,若不一致,则需重复配水过程,至达到所需的注水量值为止。
第二层的测调
直接上提测调仪至上一层(第二层)的上方5-10米后,下放测调仪,确定到层位后再继续下放至层位要求处-2米,确保和同心配水器对接后,重复配水过程的操作,此时上流量计显示值为一、二层流量的总和(累计流量),该流量减去第一层的注水量即为第二层的实际注水量值。
4.3更多层的测调
重复4.4操作步骤。
分别测调各层的注水量值。
某层的流量计显示值为该层和下面各层流量的总和(累计流量),累积流量减去下面各层流量的总和,之差即为本层流量值。
4.4支撑臂的收回
当最上一层测调完成后,将测调仪上提层位以上5-6米处,在确认了支撑臂和同心配水器完全脱离后,方可将支撑臂收回。
即告一次测调完成。
4.5克服层间影响
由于各注水层的相互影响,一次测调很难保证测调的一致性,需进行多次测调方可完成,测调方法同上,具体需几次测调视现场的情况而定。
4.6流量验证和不同注水压力下的实测流量值
在不同的注水压力下测的流量值即为各层的实际流量值(压力对应下的流量值),一般设两个压力点(加压、降压),其测量过程同4.1-4.2-4.3-4.4步骤,所不同的是:
不需要对配水器进行操作。
5TPC-300流量自动测调系统操作软件
本系统操作软件实现地面控制器和井下测调仪之间的通信和控制操作,完成流量自动测调系统的测调任务。
本系统地面控制器的操作软件TPC_300_KZQ主控界面如图5.1所示。
5.1主控界面的说明
双击TPC_300_KZQ图标,进入流量自动测调系统的上位机主控界面,主界面主要
由菜单栏、控制按钮区、曲线显示区、曲线数值显示区、状态栏等几部分组成。
具体
如下图所示:
图5.1TPC-300流量自动测调系统上位机软件主控界面
菜单栏包括操作菜单、仪器类型菜单、参数设置菜单、系统检查菜单、数据曲线菜单、记录编辑菜单和退出菜单。
●操作菜单:
下拉菜单包括以下几项
端口设置:
设置笔记本与控制箱的通讯端和笔记本和控制台的通讯端口。
当前用户:
选择使用软件的厂家。
版本选择:
选择版本新旧。
操作选择:
选择使用软件的条件为测试班组还是标检室。
●仪器类型菜单:
选择使用软件的仪器为TPC-200、TPC-300型。
●参数设置菜单:
此下拉菜单包括参数设置、曲线坐标值调整、界面设置等子菜单。
●系统检查菜单:
用于检测通讯情况和装入流量温度压力刻度。
●数据曲线菜单:
用于测量曲线的选点、测量数据的整理,生成成果表。
●记录编辑菜单:
用于记录井的分层测试数据。
5.2端口设置和用户选择操作
端口设置用于通信端口的设置,在不改变端口的情况下,设置一次后,自动记录了设置值,下次运行软件,则自动调用设置的数值。
软件为端口提供了6个串口地址,用户选择项用于在下拉列表中选择不同的用户。
端口设置界面和当前用户界面分别如图5.2和图5.3所示。
图5.2端口设置图5.3当前用户
5.3仪器类型的选择
TPC-300-KZQ兼容了TPC-200的控制功能,由于TPC-200型仪器和TPC-300型仪器各方面差异比较大,因此在控制器上需要进行类型的区分即仪器类型的选择。
仪器类型选择界面如图5.4所示。
图5.4仪器类型
5.4系统检查界面操作
系统检查菜单有二个子界面:
多参数界面、刻度界面。
在多参数界面可检查通道的原始采样数值,用于判断通道数据的正确性;
另外,需要在刻度界面读取所连接仪器各参数的刻度数据,包括流量、压力、温度。
默认为多参数界面。
●多参数界面:
可用于监视测调仪通信数据的正确与否,如相位、声速、压力、温度、传动轴、配水器、水嘴对接等,进入该界面后点通道检查即可看到通信数据。
图5.5通道检查界面
●刻度界面:
测调仪供电后,约须30秒后,在系统检查/刻度子界面下,装入刻度数据。
一次装入即可将吊测、坐测的流量刻度,压力和温度的刻度全部导入系统。
在测调时系统会根据用户选择的是吊测还是坐测,从而自动调用相应刻度数据。
点击测试控制区中的开始按钮,这时即可看到流量、压力、温度的工程值(相应调整增益值,可在多参数界面下点击通道检查,查看上传的相位差、声速补偿、压力、温度的原始值是否正确),此时便可进行测调控制了。
在更换测调仪和重新起动地面控制器后都必须重新装入相应测调仪的刻度。
图5.6为装入仪器刻度数据界面。
按“装入刻度”按钮,根据提示装入相应的仪器刻度数据。
图5.6装入仪器刻度界面
5.5曲线显示操作
在主控界面点击数据曲线进入图5.7所示曲线显示界面:
图5.7曲线显示界面
点击打开文件选取要转存的测调曲线,可以在曲线查看某一时刻流量、压力和温度的详细数据。
点击保存文件可将曲线转存为其他路径和其他文件名,转存的测调曲线可用通用试井软件打开形成报表文件。
5.6参数设置操作
点击参数设置下拉菜单会有3个选项:
参数设置、坐标值调整、界面设置,
如图5.8所示。
●参数设置:
对测调仪的正常工作电压、限流值、调整时间等进行设置。
●坐标值调整:
动态显示的流量曲线的最大坐标值。
●界面设置:
对显示界面的风格进行设置。
5.6.1参数设置界面
选择参数设置并进入参数设置界面和图5.9所示。
图5.8选择参数设置
图5.9参数设置界面
设置完成后点击设置即可,如果设置成功系统会提示参数设置成功,否则会提示参数设置错误。
参数设置成功后,控制器将按照设置的参数对测调仪进行控制。
表5.1参数说明
参数
说明
正常工作电压
该电压是指仅流量计部分工作电压,70V-100V都可以,一般设为85V。
限流值
此值为测调仪的保护电流,最大设为600mA。
一般
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- TPC300 流量 自动 系统 使用 说明书