氣井井口參數(shù)測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：針對氣井測試過程無法直接下壓力計對井底進行測量的困難，研制開發(fā)用于氣井井口壓力測試的一套測試系統(tǒng)，實現(xiàn)井口壓力、溫度數(shù)據(jù)的連續(xù)測試和遠程傳輸，測試的井口壓力可通過壓力折算模型得到井底壓力數(shù)據(jù)，用于試井解釋。

關(guān)鍵詞：氣井；井口壓力；井口溫度；測試系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0290-01

1 引 言

氣井產(chǎn)能特征是氣井開發(fā)方案設(shè)計的關(guān)鍵問題之一，通過氣井壓力獲得特定產(chǎn)能方程，可較好的描述特定儲層的產(chǎn)能變化特征，給早期開發(fā)評價及開發(fā)方案提供比較可靠依據(jù)，為后續(xù)制定合理開采制度，井網(wǎng)開發(fā)等提供支持。

利用氣井井口參數(shù)測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)氣井生產(chǎn)參數(shù)的連續(xù)檢測，通過井口參數(shù)測試計算氣井井底壓力，及時掌握氣井井口壓力和溫度變化，了解氣井生產(chǎn)狀況，保證氣井的正常工作。

2 測試系統(tǒng)組成

壓力監(jiān)測系統(tǒng)組成如圖1所示，主要由井口壓力計、數(shù)據(jù)監(jiān)測儀和計算機軟件等組成。井口壓力計用于采集井口壓力、溫度值，數(shù)據(jù)監(jiān)測儀根據(jù)時間表通過有線方式讀取井口壓力計的采集值，并將壓力值存儲在內(nèi)部存儲器中，壓力監(jiān)測系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求選擇安裝一個或者兩個井口壓力計。

數(shù)據(jù)監(jiān)測儀中存儲的數(shù)據(jù)以文件格式存儲，可用便攜式計算機通過有線連接方式通訊出數(shù)據(jù)并進行軟件處理，或用GPRS DTU通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上的計算機上進行軟件處理，也可用SD卡中轉(zhuǎn)到計算機上進行軟件處理。

2.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測儀方案

數(shù)據(jù)監(jiān)控儀能同時監(jiān)測、存儲兩個通道的壓力和溫度數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，存儲的數(shù)據(jù)可通過SD卡導出或通過計算機配套軟件讀?。伙@示屏用于顯示實時測試壓力數(shù)據(jù)，顯示屏平時處于斷電不顯示狀態(tài)，需要顯示時才點亮按鈕來啟動顯示；撥碼開關(guān)用于切換單雙通道測試、切換壓力顯示單位、與上位機通訊時切換通訊通道。

數(shù)據(jù)監(jiān)測儀對外有四個接口。第一路和第二路接口分別連接井口壓力計；第三路接口用于與計算機通訊數(shù)據(jù)、外接外部供電和GPRS傳輸；第四路接口是SD卡接口，用于將內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)拷貝到SD卡中。

數(shù)據(jù)監(jiān)測儀選用32位ARM cortex M3內(nèi)核處理器STM32L151RD，顯示屏選用2.4寸OLED綠色屏顯示屏，實時時鐘選用PCF8563T芯片、RS485通訊接口選用SN65HVD10D芯片。

2.2 壓力計方案

井口壓力計在數(shù)據(jù)監(jiān)測儀的控制下上電、程序初始化打開傳感器電源，采集完成后關(guān)閉傳感器電源并更新對應寄存器的值，開啟超時等待數(shù)據(jù)監(jiān)測儀來讀取寄存器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)監(jiān)測儀讀回數(shù)據(jù)后控制斷電，若超時則進入掉電模式省電。

壓力計由壓力傳感器、溫度傳感器、處理器M0516LBN、AD轉(zhuǎn)換器AD7799BRUZ、電源控制電路和RS485接口電路SN65HVD10D組成。

3 產(chǎn)品軟件功能

3.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測儀軟件功能

數(shù)據(jù)監(jiān)測儀以主機身份和井口壓力計通訊，以從機身份和計算機通訊，規(guī)劃數(shù)據(jù)監(jiān)測儀軟件應具有以下功能：

（1）同時兼容主機和從機兩種工作模式，兩種模式下都滿足Modbus RTU通訊協(xié)議；

（2）根據(jù)開關(guān)狀態(tài)可切換單個或雙個井口壓力計工作模式；

（3）讀取井口壓力計的數(shù)據(jù)并存儲在內(nèi)部存儲器中；

（4）自動檢測SD卡并將內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)拷貝到SD卡；

（5）控制顯示屏顯示數(shù)據(jù)或狀態(tài)，如：單雙通道工作模式指示、實時采集的壓力溫度數(shù)據(jù)、與SD卡通訊狀態(tài)指示、與計算機通訊狀態(tài)指示、與井口壓力計通訊狀態(tài)指示。

3.2 井口壓力計軟件功能

井口壓力計完全被動的根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測儀的的控制來工作，在數(shù)據(jù)監(jiān)測儀控制上電后，井口壓力計軟件應具有以下功能：

（1）完全以從機身份工作，與主機通訊按標準ModbusRTU通訊協(xié)議進行。

（2）井口壓力計的壓力和溫度校對表存儲在處理器上的Flash存儲區(qū)中。

（3）采集壓力、溫度參數(shù)。

（4）具有超時自動休眠功能，保證在數(shù)據(jù)監(jiān)測儀故障導致電源未關(guān)斷情況下井口壓力計也能節(jié)能。

3.3 計算機軟件功能

計算機軟件具備廠內(nèi)生產(chǎn)使用和用戶使用兩大部分功能，且全部功能集成在一個軟件中，計算機軟件規(guī)劃具備的功能如下：

（1）具有讀取井口壓力計溫度、壓力頻率值，通過多項式擬合的方法計算出校對表，根據(jù)校對表檢定溫度和壓力精度，并將校對表發(fā)送到井口壓力計功能，本項功能為隱藏功能，一般不對用戶開放。

（2）具有在計算機上保存校對表和打開校對表功能。

（3）具有讀取數(shù)據(jù)監(jiān)測儀內(nèi)歷史數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)測儀運行參數(shù)功能。

（4）具有壓力、溫度數(shù)據(jù)顯示、保存和打開功能。

（5）具有壓力數(shù)據(jù)分析功能，包括地層滲透率、地層恢復最高壓力、井筒儲集系數(shù)，地層污染系數(shù)及產(chǎn)能數(shù)據(jù)的分析。

（6）具有設(shè)備異常監(jiān)測報警功能，對數(shù)據(jù)異常和設(shè)備異常進行監(jiān)控。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)可連續(xù)測試氣井井口壓力和溫度參數(shù)并遠程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，在網(wǎng)絡(luò)故障時可實時存儲測試數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復后續(xù)傳或者通過SD卡拷貝數(shù)據(jù)，有效保證數(shù)據(jù)的完整性；數(shù)據(jù)中心計算機軟件可實時動態(tài)顯示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析功能，可對壓力折算模型進行修正完善。系統(tǒng)產(chǎn)品功能模塊化設(shè)計，滿足不同用戶的使用要求。

參考文獻

[1]姚 軍.蘇里格氣田氣井產(chǎn)能評價及配產(chǎn)方法研究[J].西安石油大學，2009：76～78.

收稿日期：2018-3-25