液面监测

2024-08-18

液面监测（通用6篇）

液面监测篇1

在油田生产中, 动液面高低直接影响着油井的生产效率[1]。动液面的传统测量方法是使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质, 利用回声仪由人工定期进行测试操作[2]。由于传统的测量方式设备笨重、结构复杂, 存在一定危险性, 且对测试人员要求较高;因此, 为了实现油井动液面的连续测量及远程采集, 现场应用动液面远程在线监测系统。系统利用套管气气爆发声方式, 避免了火药子弹的不安全因素[3], 减少了使用氮气瓶的复杂操作方式;同时, 由数据采集器获取数据并通过无线通信方式传送至监控中心, 实现液面的连续监测和远程采集;进而通过对动液面的连续监测了解地层的供液能力, 实时了解泵的沉没度, 科学合理地安排生产作业。

1 油井动液面远程在线监测系统

系统采用微型气泵作为无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 由远程控制模块发出指令, 打开放气电磁阀, 发出声波。同时, 声波接收传感器接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

油井动液面远程在线监测系统由无线远程控制微型气泵、数据采集器、远程控制模块、声波接收传感器、监控中心等组成[4]。

1.1 工作原理

对于套管压力大于0.2 MPa的油井, 当系统开始采集数据时, 远程控制模块开始发出采集指令, 对内及对外放气电磁阀同时打开, 对外放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储, 并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

对于套管压力小于0.2 MPa的油井, 当远程控制模块发出指令时, 气泵开始工作, 将套管气注入储气瓶进行增压, 增压完成后由远程控制模块发出指令, 打开对内放气电磁阀, 对内放气发出声波同时声波接收传感器开始接收声波数据传至远程控制模块进行运算存储, 并发送至监控中心进行液面数据的接收及处理。

1.2 技术关键

1) 采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 使得连续动液面测量成为可能。

2) 采用微型气泵作为无套压油井的内爆声源[5], 当套管没有压力或者压力小于0.2 MPa时, 设备控制对套管内放气产生次声波作为测量声源;当套管压力大于0.2 MPa时, 控制对外放气产生次声波作为测量声源。实现了无套压井动液面的测量。

3) 系统软件创新采用瞬时振幅、瞬时频率, 检测低信噪比液面回波信号, 用频谱最大峰值提取声波速度, 从而得到准确可靠的液面深度[5]。与目前业内普遍采用的方法相比, 该系统的优势在于可以实现自动计算动液面深度, 在准确性和可靠性上都有了较大程度的提升。

2 现场应用分析

2.1 实测曲线

系统于2012年9月18日在L7-2317及L7-AS2311两口井安装运行, 设定每小时采集一次数据。测得动液面变化曲线如图1、图2所示。

观察图1发现, L7-2317井分别在9月22日12:00—18:00、9月23日4:00—9:00、10月1日8:00—10月2日18:00等处波动较大。由于动液面监测系统每小时测量一次数据, 而实际现场测量是每3~4天测量一次, 因此, 可能会出现现场实测曲线整体趋于平稳, 而系统采集数据波动较大的情况。这表明动液面监测系统能够精细动态地采集动液面数据, 为及时发现油井生产异常提供依据。

观察图2发现, L7-AS2311井整体运行趋于平稳, 但在10月3日8:00—11:00、10月4日9:00—12:00处略有波动, 10月5日液面波动较大, 需要及时进行现场核实。

2.2 数据误差

在动液面变化曲线上分别选取5个点, 并与现场实测深度进行对比, 具体数据如表1、表2所示。

通过现场实际测量动液面数据与系统测定动液面数据对比发现, 远程在线监测动液面数据与实际液面数据误差小于1‰, 能够保证液面测量的准确性, 进而实现动液面连续监测及数据的远程采集。

2.3 异常情况

观察图2发现, L7-AS2311井10月5日液面波动较大。发现这一问题后, 立即与现场监督人员进行沟通, 经现场核实, 当日8:45至13:45停井。由此可见, 当油井出现异常情况时, 能够通过液面变化曲线及时进行了解, 为后续措施提供参考依据。

3 结论

1) 通过现场试验证明, 动液面远程在线监测技术能够实现油井动液面的连续监测和远程采集, 节省人工测试的成本。

2) 动液面远程在线监测技术的应用, 消除了传统测量方式的不安全因素, 为油田安全生产提供了重要的技术保障。

3) 通过系统测量数据与现场实测数据对比分析发现, 液面监测系统测定的动液面数据误差小于1‰, 测量准确率高。

4) 通过液面变化曲线的波动情况, 能够及时发现油井异常情况, 为后续措施提供参考依据。

摘要：为掌握油井生产动态及判断井下设备的工作状况, 测试动液面是生产现场的一项关键性工作。传统的动液面测试方法是利用回声仪进行测试, 使用无弹头火药子弹或氮气瓶声弹作为发声介质, 由人工定期进行操作。由于使用的设备危险、笨重, 因此很难长时间连续测试。其他测量方法, 诸如电动气枪、电动氮气瓶, 由于其工艺结构复杂, 成本较高, 使用寿命短, 推广起来比较困难。为此, 针对油田生产中动液面无法连续测量并远程采集的问题, 研制开发出动液面远程在线监测系统。系统采用无线远程控制的电控气爆脉冲声源, 解决了枪弹式声源无法自动装填和高压气瓶需要定期更换的难题, 能够实现液面的连续监测和远程采集, 为油田安全生产提供重要技术保障。

关键词：油井动液面,远程在线监测,安全生产

参考文献

[1]刘芳天.动液面录取辅助方法的研究与应用[J].科技与企业, 2012 (4) :95.

[2]梁晗.抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用[J].中国石油和化工标准与质量, 2012 (4) .

[3]李瑷辉.难测井动液面测试方法研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2012 (5) .

[4]井洪涛.脉冲波测动液面的原理简介及异常脉冲波资料的合理解释[J].内蒙古石油化工, 2011 (10) :70-73.

[5]魏佳超, 田新民, 能学春.新型动液面测试设备的试验与应用[J].设备管理与维修, 2011 (S1) .

液面监测篇2

1 油井液面连续监测及间开控制节能技术系统的组成

油井液面监测及自动排采系统主要由井下数据采集模块和自动排采控制模块集成。井下数据采集模块主要由声波发射接收器、声波发射接收控制器组成, 该模块能实时采集井下液位数据, 为自动排采系统提供准确的液位数据。自动排采控制模块:根据井下液位的数据变化以及用户的参数设定值, 通过RS485或其他接口, 自动控制变频器的输出频率, 适时调整抽油机冲速, 对地层供液能力极差的油井实现间歇式抽取方式, 实现油井自动化控制, 达到实现节能降耗的目的。

2 次声波液位监测原理

次声波液位监测原理见图1。次声发声装置产生的次声波沿油套环空向井内传播, 在节箍、音标、液面等处形成反射后被微音器接收, 接收的微音信号经过多级滤波放大和信号矢量叠加合成处理, 利用液面波自动识别技术得到液面深度。

3 主要技术参数

◇管压监测范围:0~10 MPa;误差:0.05 MPa;

◇液面监测范围:10~3000 m;误差:≤0.5%;

◇变频控制接口:RS485或其他接口;

◇工作环境:-30~60℃;

◇系统电压:380 V/220 V (AC) ;

◇防护等级:IP66;

◇可增加现场数据远传功能 (GPRS) 。

4 油田合同能源管理配套措施

为确保油田合同能源管理项目的有效实施, 积极应对低油价适应我国经济发展新常态, 加快油田企业节能技术改造, 积极引进合同能源管理节能管理创新模式, 解决企业节能技术改造资金不足和节能减排目标等问题, 从完善企业内部配套管理制度入手, 推进合同能源管理制度在油田企业的应用。主要采取以下几项配套管理措施。

制定油田合同能源管理项目管理办法, 积极鼓励专业节能服务公司进入油田节能技术服务市场。设立油田节能人才专家库, 通过成立“合同能源管理”指导委员会, 积极培育油田内部节能市场, 不断挖掘油田企业节能减排空间, 对节能改造项目进行节能效果评估, 组织对节能专业公司资质和技术服务能力的审核和评估, 组织对节能项目进行公开招标。建立油田节能专业技术服务公司信息储备库, 将具备专业节能技术服务资质的节能公司纳入油田节能专业技术服务公司信息库, 建立油田开发企业与节能企业之间的技术交流平台。做好合同能源管理项目的招投标管理, 建立有序的合同能源管理市场, 规范标准化的合同文本内容。制定企业合同能源管理相关技术标准, 严格依法依规执行能源管理合同。做好项目运行管理, 完善能源计量手段, 切实做好合同能源管理项目的节能量统计、节能效益核算和项目资金结算等工作, 为节能专业公司创造规范有序的良好运行环境。积极推进油田能源体系建设, 按照试点先行、典型带动、稳步推进、逐步建成的原则, 建立实施一套完整的标准、规范, 在企业内部建立起一个完整有效的、形成文件的管理体系, 注重建立和实施过程的控制, 使能源管理活动、过程及其要素不断优化。通过例行节能监测、能源审计、能效对标、内部审核、组织能耗计量与测试、组织能量平衡统计、管理评审、自我评价、节能技改、节能考核等措施, 不断提高能源管理体系持续改进的有效性, 实现能源管理方针和承诺并达到预期的能源消耗或企业用能设备“能效倍增”目标。通过建立更加规范、科学的能源管理系统, 实现可持续发展, 促进油田降低能源消耗、提高能源利用效率, 推动行为节能, 更有效地开展能源管理。利用国家的扶持政策, 积极争取国家对企业多方面的政策扶持, 积极争取相关优惠政策, 发挥企业节能减排主体作用。对符合国家合同能源管理奖励标准的节能技术改造项目, 积极配合节能专业公司做好合同能源管理项目实施后财政奖励资金的申报工作。

5 项目现场应用实施情况

2013年, 大庆油田某采油厂与某节能技术服务公司签订油田供液不足井节能降耗技术服务合同, 节能技术服务公司对该厂20口供液不足油井应用油井液面连续监测及间开控制技术。项目实施前后20口油井生产数据对比见表1。

由表1可知, 项目实施后, 在油井保持相对稳定的前提下 (产液量略有提升) , 油井电动机功率因数平均提高了0.399, 平均单井日节电量达48 k Wh, 平均单井有功功率下降了2 k W, 平均单井无功功率下降了18.99 kvar, 百米吨液耗电量下降了2.37 k Wh, 综合节电率达到34.1%, 油井平均系统效率提升5.61%。实现了油井动液面实时监测、工况诊断、生产参数自动调节, 使油井处于高效、安全的生产状态, 达到了节能降耗、增产高效和提高油井开采效益的目的, 取得了良好的项目实施效果。

6 综合效益评价

1) 项目实施后, 百米吨液耗电量下降了2.37k Wh, 综合节电率达到34.1%, 平均单井日节电量达48 k Wh。20口油井日节电量达960 k Wh, 累计年节电量达到350 400 k Wh。按照工业电价0.631元/k Wh计算, 则年节电费达221 102.4元。

2) 油井系统效率由项目实施前9.68%提升到项目实施后的15.29%, 油井平均系统效率提升5.61%, 有利于“能效倍增”计划目标的实现。

3) 按照节约1 k Wh电能减排0.997 kg二氧化碳, 即减少0.272 kg碳排放计算, 则该技术系统实施后每年可减少碳排放95 308.8 kg。

4) 油井液面监测及自动排采系统根据动液面的实时状况自动调节抽油机工作参数, 实现节能降耗, 提高吨油效益。

5) 动液面的在线监测和数据远传, 减轻了工人的劳动强度, 节省了管理成本及费用。

6) 项目实施后, 减少了检泵作业时间和费用, 提高了管理和技术水平。合理优化抽油机工作参数、确保抽油机安全可靠高效运行, 给油田生产管理和节能工作带来可观的经济效益。

7) 自投入现场应用以来, 该系统运行正常, 极少发生运行机制故障, 现场维护简单, 安全可靠。

8) 井下数据采集模块实时采集井下数据, 为自动排采系统提供准确的液位数据;自动排采控制模块通过RS485或其他接口, 自动控制变频器的输出频率, 适时调整抽油机冲速, 对地层供液能力极差的油井实现间歇式抽取方式, 实现油井自动化控制和智能化生产, 实现系统整体节能降耗。

9) 按照合同能源管理项目合同中双方的相关约定, 项目实施后节能回报期为6年以及油田与专业技术服务公司节能成果分享的合同投资管理方式, 专业节能技术服务公司在合同期内每年可按比例获得相当可观的投资回报。

7 结论

实践证明, 油井液面连续监测及间开控制节能技术系统是一种针对低压、低渗、低产油井的先进开采生产工艺技术, 具有低产油井智能化生产的特点, 它能有效解决低效油井能耗高、生产成本高、设备损耗大和维修工作量大等问题。采用合同能源管理创新模式实施油田节能技术项目改造, 不仅可有效解决油田企业在节能减排方面存在的资金和技术不足的难题, 降低企业自身投资风险, 促进油田企业节能减排, 实现用能设备“能效倍增”计划目标, 而且有利于营造油田企业内部节能专业市场, 促进能源管理机制创新, 具有良好的推广应用前景。

参考文献

液面变化问题解法探讨篇3

例1 如图 1:一冰块漂浮在水中, 当冰块溶化后, 液面如何变?

解法1:比较两个体积, 思路如图 2:

设冰块的质量为m, 冰块漂浮时受的浮力:F浮=G= mg

冰块排开水的体积:V排undefined

冰块溶化成水的体积:undefined

因为 V排= V所以液面不变。

解法2:由V排的变化判断

冰块溶化前受的浮力:F浮= G = mg

排开水的体积:V排undefined

冰块溶化后, 假想冰化成的水集中为一水团, 则水团应悬浮在水中。此时化成的水所受的浮力:F浮′= G = mg

排开水的体积:V排undefined

因为V排 = V排′, 所以液面不变。

解法3:由F浮的变化判断, 冰块溶化前, 冰块在水中漂浮F浮=G。冰块溶化后, 溶化的水在水中可看作是悬浮F浮′=G。因为浮力没有变, 所以液面不变。

解法4:由状态的变化判断, 冰溶化前, 冰在水中漂浮。冰溶化后, 假想冰化成的水集中为一水团, 则水团应悬浮在水中。因为变化前后液体中的物体都处于漂浮、悬浮状态, 所以液面不变。

小结: 若变化前后液体中的物体都处于漂浮、悬浮状态, 则液面不变;若液体中的物体, 在变化前漂浮、悬浮, 而变化后有物体下沉, 则液面下降;若液体中的物体, 在变化前有物体下沉, 而变化后无物体下沉, 则液面升高。说明: a.漂浮和悬浮看作是一种状态, 下沉看作另一种状态。b.条件: 变化前后液体中物体的总质量保持不变;容器中液体的密度不变。

如图3:容器中的液体一定, 液面的变化是由V排的变化直接决定的, 根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排, V排的变化是由F浮的变化决定的, 而F浮的变化又是由状态的变化决定的。因此判断液面的变化有三种基本方法: (1) 由V排的变化判断; (2) 由F浮的变化判断; (3) 由状态的变化判断。常用的是 (2) 、 (3) 两种方法。

例2 一冰块漂浮在水面上, 冰块中含有一木块, 当冰块溶化后, 水面如何变?变式:若冰中含有一铁块, 水面如何变?若冰中含有一气泡, 水面如何变? (不考虑气泡的质量) 。

解法1: (1) 含木块时, 冰溶化前整体受的浮力:

F浮=G木+G冰

冰溶化后, 溶化成的水在水中悬浮, 木块在水中漂浮,

整体受的浮力:F浮′=G木+G冰

因为F浮=F浮′, 所以液面不变。

(2) 含铁块时冰溶化前整体受的浮力:F浮=G冰+G铁

冰溶化后, 溶化成的水在水中悬浮, 铁块在水中下沉,

整体受的浮力:F浮′=G冰+F浮铁 (F浮铁

因为F浮′﹤F浮所以液面下降。

(3) 含气泡时的解法和含木块时的相似。

解法2: (1) 含木块时冰溶化前, 木块和冰处于漂浮状态, 溶化后木块漂浮, 溶化成的水悬浮, 因为变化前后液体中的物体都处于漂浮、悬浮状态, 所以液面不变。

(2) 含铁块时冰溶化前, 铁块和冰处于漂浮状态, 溶化后化成的水在水中悬浮, 铁块下沉, 因为在变化前漂浮, 而变化后有物体下沉, 则液面下降。

(3) 含气泡时的解法和含木块时的相似。

小结: 漂浮在水中的冰块, 若冰块中含有密度小于、等于水的物体, 则冰溶化后液面不变;若冰中包含密度大于水的物体则冰溶化后, 液面下降。

练习1:容器中一冰块漂浮在煤油面上, 当冰块溶化后煤油面如何变? (ρ冰<ρ油<ρ水) 答案:不变。

练习2:将一个实心铁球A和一个密度小于水的木球B放在一个小盒中, 再将小盒放在水槽中, 小盒漂浮在水面上。那么下列说法中正确的是 ( )

A. 只将A从盒中拿出放到水槽的水中, 水槽中水面高度不变

B. 只将A从盒中拿出放到水槽的水中, 水槽中水面高度下降

C. 只将B从盒中拿出放到水槽的水中, 水槽中水面高度下降

D. 将两个小球从盒中拿出放到水槽的水中, 水槽中水面高度下降

答案:B、D

练习3:在盛水的缸底有一个实心铁球, 水面上漂浮着一个脸盆.若将铁球捞出放入盆中, 盆仍漂浮在水面上, 则缸里的水面 ( )

A.下降 B.上升 C.不变 D.无法判断

铸轧机炉口液面控制的设计篇4

铸轧机是把经过静置炉精炼后的熔融的铝液,经静置炉口、炉口处液面自动控制装置、除气箱、轧机主机处液面自动控制装置、前箱、铸咀,相向转动且内部通有循环冷却水的铸轧辊后结晶并产生一定的变形率,铸轧成5~10 mm厚的铸轧板材,再将铸轧板材经过切头、卷取后,形成铸轧卷带材的生产装置。在铸轧机铸轧时,如果铝液液面波动大,容易引起铸轧卷带材裂边和厚度不均的现象发生。所以铸轧机对液面控制精度要求非常高。经过我公司多年的经验积累,及对液面控制装置的不断改进,在静置炉口设计了一套经济实惠的液面控制系统。

1 炉口液面控制装置的组成

钎杆、交流变频电机、杠杆、液面浮子、模拟量接近开关。

图1为炉口液面控制装置的检测机构,液面浮子固定在杠杆一端,杠杆的另一端配有配重,下面安装有模拟量接近开关检测配重块端面与检测开关的距离,浮子端液面高低的变化会引起杠杆另一端配重块与检测开关的距离的变化,并在距离变化范围内设置了极限保护开关,以免模拟量接近开关失灵,造成液面过高或过低。

图2为炉口液面控制装置的执行机构,执行器为交流变频电机,通过交流变频器控制调速。电机的输出轴端通过拨动中间连接导杆驱动钎杆,钎杆的头部为锥形,用于堵流。为了防止电机转动过量,设置极限开关,保护钎杆运动行程。

2 炉口液面控制装置的自动控制实现

首先介绍电气控制系统组成的硬件。

1)液面检测传感器

液面我们采用间接测量方式,如果采用直接检测液面,这对传感器的要求比较高,首先要耐高温,因为铝液温度至少是700℃,而且要求检测精度的稳定性。我们在这个系统中配置的是模拟量检测接近开关,采用瑞士CONTRINEX品牌DW-AD-519-M30-390,此开关为检测距离0-40mm,输出信号为4-20m A电流信号。采用此开关设计的好处有三点:价格便宜;耐温70℃比较适用环境;检测信号稳定,精度满足使用要求。

2)交流变频器

采用西门子的MM440变频器,此变频器采用最新的IGBT技术,数字式的微处理器控制,加减速度在0-650秒之内可调,高质量的矢量控制技术,响应迅速。并且具有过压/欠压、变频器过温、接地故障、短路、电机过热等保护功能。此变频器通过PROFIBUS-DP通讯模块与PLC组网数据通讯,柜内配线只有主电路的配线及一根通讯电缆即可满足使用要求,避免了控制线路的干扰。变频器进线主回路中配有进线电抗器,主要用于降低谐波对变频器和供电电源的影响,减少电流中的尖峰。

CPU控制器与铸轧机的控制系统采用同一个CPU,即控制涵盖在整套轧机的控制系统中,采用的是西门子的PLC S7-300系列CPU 313C-2DP,硬件组态如图3所示。

其中硬件组态中9#站为液面控制电机变频器的站点,与CPU组成DP通讯网络。

模拟量检测输入信号采用SM331 AI8×12位的接口板,此板子有4个通道组共8个输入接口,每个通道的精度可调,最高精度位为14位精度(带符号位),并且可接电压、电流、电阻、温度信号测量,在此系统应用中采用的是4-20m A电流信号检测,对应的工程值为0-27648。

3)软件实现

首先编写控流电机即交流变频电机的驱动器MM440与PLC的CPU的通讯数据交换程序,西门子有专门的通讯数据编写程序块SFC14和SFC15,我们只是定义好数据存储区域及寻址地址即可,程序图如图4所示。

液面控制的程序编写在一个子程序FC1块中,然后在主程序OB1中调用子程序块FC1,如图5所示。

子程序块FC1的程序编写依据采用的逐次逼近法,液面控制自动程序投入的前提是在设备轧出板材后,这时流槽中的液面处于稳定状态,此时,将液面控制转换开关转到“自动”状态,这时自动程序投入,以当前稳定的液面位置为基准记录下来,模拟量接近开关检测浮漂的位置,与记录的稳定液面位置比较,分区域调整,在图1中可以看出,杠杆支点两侧的距离之比712:236约等于3:1,即模拟量接近开关检测位置变化3mm,液面浮动1mm,即在程序里逐次比较当前位置与记录位置之差,分区域调节控流电机的转速,保证液面的控制精度,我们设计的系统液面控制精度为±1mm,这样我们保证模拟量接近开关的检测位置在±3mm内即可满足使用精度,接近开关的检测精度为40mm/27648=0.001446mm,检测精度能够满足使用,所以程序调整区域范围越小,控制精度越高。

此套系统程序我公司已给多台铸轧机上配置,使用效果良好,液面控制精度精准。

3 结束语

本套液面控制系统达到了铸轧机液面控制国际水平,结构简单,操作方便,成本低廉。从以前人工控制液面到现在的系统自动控制液面,使铸轧机的自动化程度明显提高一个档次,步入国际化的先进水平。目前,已有好几家用户根据此系统的配置进行了整改,效果都非常好。

摘要：主要是了解铸轧机的工作流程,并对铸轧机的静置炉口的液位控制系统的详细设计介绍。此配套的液面控制系统我公司在设计制造的铸轧机上应用广泛,经济实惠,控制及使用效果良好。

基于电容探测的智能液面探测技术篇5

关键词：智能液面探测技术,电容探测,单片机,单针探头,比较输出,探测灵敏度

0前言

液面探测系统是自动化学发光免疫分析测控系统的重要组成部分[1], 用于控制采样针探入液体的深度, 从而最大限度减少挂滴, 使自动加样过程稳定可靠。电容式液面探测技术[2]原理简单、成本低、易于实现, 是应用最为广泛的液面探测方法。本文主要通过对电容式液面探测技术进行改进, 阐述提高液面探测系统灵敏度、降低最少探液量以保持系统长期稳定工作, 降低其维护成本的方法。

1 电容式液面探测原理

金属采样针通过空间环境与电路系统形成空间分布电容, 利用时基电路产生脉宽调制输出[3,4], 当采样针与导电溶液接触时增加了空间分布电容, 输出脉宽变大, 检出此事件就可探测到液面接触信息。基本原理, 见图1。R1、R2、采样针与时基电路构成单稳态触发电路, 当外部触发时开始充电, 输出高电平, 当充电到VCC/3输出反转为低电平。脉冲周期由外部触发控制, 触发频率一般在20~100k Hz, 触发周期以略大于探测到液面最大空间分布电容情况时的最大脉宽为佳, 由最大探液量及应用环境决定。

2 检测方法

脉宽调制信息经二阶低通滤波器转化为准直流电平, 当探测到液面时电平跃变升高, 跃变电平与参考电平输入比较器得到液面探测脉冲信息图。具体电路, 见图2。由U2A线性放大提供略大于本底电平的参考电平, 由于迟滞电路有一定的延时和带宽, 使得比较电路在未探测到液面时输出低电平, 探测到液面时在一段时间内输出高电平。

3 智能化设计

用时基电路提供触发源, 结合上述电路可以实现全硬件电路的液面探测系统, 但液面探测脉冲在小液量时不易被捕获, 易受干扰, 不能实现稳定可靠的探测。图2中由迟滞电路提供的参考电平在实际应用中需要反复调试, 且由于季节、气候变化, 可调电阻触点老化等原因参考电平不能一直保持稳定, 往往每隔两三个月需要人工调节一次, 这无形中增加了维护成本。

引入单片机控制液面探测[5,6]可以有效提高探测质量。原理框图, 见图3。由单片机输出一路PWM信号提供稳定的触发频率, 触发信号自图1中2脚输入, 当低于VCC/3时, 触发器置位, 3脚输出高电平, 同时放电开关管关闭, 单稳态触发器进入充电过程。为不影响脉宽调制, 选取低电平时短PWM信号作为触发信号。

根据检测原理, 稳定的参考电平不应因是否探测到液面而发生变化。可通过单片机输出另一路PWM信号经二阶低通滤波器生成直流参考电平, 并经A/D转换对其进行实时监测, 通过自适应算法自动调节占宽比使其输出与设定值一致的稳定参考电平, 探测精度要求高时需要经D/A转换来提供稳定可控的参考电平。液面探测模拟电路, 见图4。

由外部控制本底信息采集, 本底采集时间为0.2 s, 经A/D转换 (ADC) 、256个数据循环池滑动平均得到平均值, 在此基础上加一个增量作为参考电平值, 此增量的大小决定了探测的灵敏度, 通过2个单片机引脚调节该增量并自动存储到单片机EEPROM中。系统中A/D、D/A转换分别为10位精度IC。表1为在测量点AINF处本底和各种液体容量的模数转换值与数字万用表实测电压值的关系。

注:表中电压数据由于人工介入测量引入一定环境电容改变, 其测量值仅作参考。

探测到液面时的比较输出是一个稳定的高电平。为提高探测的抗干扰能力, 单片机实时跟踪比较输出:当跟踪到持续的高电平信号时输出信号;当跟踪到脉冲干扰信号时单片机通过判断持续时间予以删除, 这是提高小液量探测灵敏度的关键。100μL液面探测示波器检测结果, 见图5。

4 结论

依据电容式探测原理, 经智能化处理后的液面探测系统的灵敏度得到了大幅度提高, 最小探液量可达100μL, 优于预期最小探液量 (150μL) , 有效提高了试剂最大使用量, 降低了样本的需求量。此设计方案已应用于临床检测的某自动化学发光免疫分析仪中。

参考文献

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[2]纪国伟.AU5400生化仪液面探测原理分析[J].中国医学装备, 2010, (7) :52-54.

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用液面推算静压的方法和认识篇6

1 用恢复液面推算静压

1.1 液面恢复曲线的绘制

首先用油井停井24小时采集的十三个点的恢复液面增值描点绘图,将离散的十三个点修正为一条圆滑的曲线(近似为一条过原点的抛物线),得到一组修正液面增值。在单对数坐标纸上(H或p做纵坐标lgT为横坐标)做修正液面增值(或修正套压)与时间的关系曲线,分析曲线求斜率,然后计算稳定时间结合管柱计算静压和流压。

1.2 根据恢复曲线的形态分析求斜率

1.2.1 比较典型的一种恢复曲线

曲线分为明显的两段ab段和bc段;ab段为关井后的续流段,在油井关井后的一段时间内,井口虽然不生产,但井筒内环形空间的气体及油管内液气分离所产生的一部分气体,不断地被油层流出的液体所充填,形成续流,这段时间内压力是不平稳的,一般低于正常斜率。bc段为斜率段,井筒内的压力与井底油层压力基本平衡,续流现象停止,这时的井底压力随着关井时间的延长而成一定比例上升,压力曲线出现直线段bc段,算压力时要根据这一段斜率计算。

1.2.2 特殊曲线——有断层存在的恢复曲线

有断层存在的恢复曲线也分为ab段和bc段,但bc段明显上翘,这一段向上翘起的直线段说明,附近可能有断层存在,两段斜率之比约1:2也符合断层存在的理论,以下是2559井的液面增值和时间的半对数关系曲线,计算压力时要用ab段的斜率而不能用bc段斜率,结合地质资料分析距这口井150米处确实有一断层存在。

1.2.3 特殊曲线——关井时间较长的恢复曲线

关井时间较长的恢复曲线除ab段和bc段,还出现cd段,但一般只有当关井时间较长后才有可能获得其全貌,cd段曲线转为平缓,最后变为水平,平缓段的出现是由于这一口井具有一定的供油面积,周围井点比较稀,关井后这一口井的压力和供油面积范围内其它点位逐渐平衡而趋于稳定。当然关井时间如更长一些,由于临近其它生产井的影响,压力又会发生变化,而进入大区域的压力平衡状态。

2 用动液面推算单井静压

高产井正常生产时一般不测静压,油井静压与油层中深、动液面、流体比重、含水、采液指数等因素有关,运用混液比重与含水、原油比重关系式,流压与混液比重、油层中深、动液面关系式计算出流压。最后运用静压与流压、生产压差关系式计算出油井静压。各种函数关系的确立如下(由《胜坨油田“九五”开发规划》知道):

混液比重与含水、原油比重存在着如下关系:

当ro→0.91时,rL=(3.2ro-2.17)(1-f)+0.95f

当ro≤0.91时,rL=(0.8ro+0.01)(1-f)+0.95f

采液指数与含水存在着如下关系:

由油藏工程理论知道:流动压力与油层中深、动液面、混液比重存在着如下关系:Pf=rL*(HZ-HD)/100

生产压差与日产液、采液指数存在着如下关系:△P=qL/ηL

油井静压与流动压力、生产压差存在着如下关系:Po=Pf+△P

3、现场应用

利用液面推算油层静压的方法已在胜坨油田二区沙一段、沙二段的3单元和74-81单元推广应用。应用该方法后,获得的油藏压力资料明显增多,能够较客观地反映整个油藏的压力分布状况。

从上表看出,绝大部分是吻合的,说明用动液面计算的油井静压应该是可信的,在现场应该是实用的,因此可以在那些没有安排测压的油井中推广应用,以更全面地了解单元的压力状况,在产量特别紧张时,此法可以适当使用。