[发明专利]井口泡排采气泡沫自动检测装置

说明书

本发明属于油气资源开采领域，涉及一种井口泡排采气泡沫自动检测装置，包括自动检测前端、检测系统部分、机械结构部分。自动检测前端包括电容检测前端和红外检测前端，检测系统以MCU作为核心控制器，实现检测结果的采集、处理和传输，机械结构部分包括密封透镜、红外线安装头、红外传感器外壳、光学腔体、处理系统上外壳、处理系统下外壳、检测前端上外壳、检测前端下外壳、检测电容、电容传感器外壳、电容安装头、装置外壳。本发明能够对井口泡沫进行实时检测，采用电容和红外线双检测前端，提高了检测的准确度和实时性，利用微控制系统，分析处理采集到的数据，将结果自动传输给移动端，完成自动化控制。

技术领域

本发明属于油气资源开采领域，具体涉及一种井口泡排采气泡沫自动检测装置。

背景技术

泡排采气是采气过程中排水的主要手段之一，因其成本低、效果好在我国各大气田广泛应用。其原理是向积液气井底注入起泡剂，井底的积液与起泡剂接触以后，借助井底天然气流的搅动，产生大量低密度含水泡沫，含水泡沫随气流从井底将积液携带到地面，从而达到排出井底积液的目的。但是如果采气管道上游部分井站消泡不彻底，部分单井不具有消泡剂加注设备，以及分离过滤不彻底会引起集气管道或其他设备内泡排剂二次起泡。在工程实践中的泡沫排水采气，消泡剂通常是间歇式注入，以观察分离器的出水中不积泡为消泡标准。目前国内虽有一些其他的泡沫检测措施，但准确度、实时性与工程实际的差距，不利于气田自动化检测和消泡剂量的科学管理。

因此，针对泡排采气中难以准确掌握同步消泡情况和无法准确评价消泡剂消泡效果的实际问题，提高消泡效果、减少泡排剂对下游天然气增压、脱水设备的影响具有重要的工程实际意义。因此，本发明提出一种井口泡排采气泡沫自动检测装置，具有检测精度高、可靠性高、生产成本低的特点。

发明内容

本发明提供一种井口泡排采气泡沫自动检测装置，通过电容检测和红外检测，实现对气井管道中的泡沫含量检测，装置采用电容和红外线双检测前端，提高了检测的准确度和实时性，利用微控制系统，分析处理采集到的数据，将结果自动传输给移动端，完成自动化控制。

本发明的技术方案是：一种井口泡排采气泡沫自动检测装置，包括自动检测前端、检测系统部分、机械结构部分；其中泡沫自动检测前端部分包括红外检测前端和电容检测前端；其中检测部分包括MCU核心主控制模块、触摸显示模块、ADC信号采集模块、CAN通信模块、无线通信模块、报警模块、PWM调制信号模块、按键控制模块以及供电电源模块；其中机械结构部分包括密封透镜、红外线安装头、红外传感器外壳、光学腔体、处理系统上外壳、处理系统下外壳、检测前端上外壳、检测前端下外壳、检测电容、电容传感器外壳、电容安装头、装置外壳。

所述的红外检测前端利用射线的衰减规律时物质引起的衰减原理，通过检测光电探测器的信号强弱来判断泡沫的含量，具体包括光路系统和电路系统，光路系统包括光电检测器、光学腔体、光源，电路系统包括光源驱动和调制电路、前置I/V转换电路、四阶带通滤波电路和精密半波整流电路。

所述的电容检测前端利用电容和电介质之间的关系，通过检测电容中电压的微小变化来判断泡沫含量，具体包括运算放大电路、电容极板、检测空间；

所述的MCU核心主控制模块采用MCU核心控制器，MCU核心控制器是整个检测系统的控制核心，其内部包含了处理器以及多个片上组件，其他功能模块受MCU核心控制器控制。核心控制器采用STM32F103VET6芯片，实现装置所既定的功能需要进行核心控制模块的电路设计，具体包括：RTC时钟电路、系统启动电路、系统复位电路、程序导入电路和后备电源电路。

所述的触摸显示模块显示检测系统的运行状态和采集到的数据，同时具有一定的操纵控制功能，其驱动控制由MCU核心控制器集成片上的FSMC担任。

所述的ADC信号采集模块负责采集红外线检测前端和电容检测前端的输出电压信号与峰值检测，其功能实现依靠MCU核心控制器集成片上的ADC。

所述的CAN通信模块同DI接口相互配合，实现DI通信连接。