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1、10申请公布号CN103277091A43申请公布日20130904CN103277091ACN103277091A21申请号201210450225822申请日20121107E21B47/06201201E21B47/07201201E21B47/047201201E21B49/0820060171申请人中国石油大学华东地址257000山东省东营市北二路271号石油大学72发明人李载敏蔺爱国孙洪涛王作启李莹史建英王琦54发明名称高温井温度、压力动态监测系统57摘要本发明提供一种高温井温度、压力动态监测系统。本发明是经过中央自动控制系统7的软件处理计算出相应数据，分别输送至机械电子直读双显屏。
2、9和数据存储及远传系统8，分别显示及存储远传各层位的压力、温度、动液面高度、蒸汽干度数据，完成高温井温度压力动态监测或移动测试的技术结构和方法。本发明安装操作方便快捷，且不受传输等其它环境干扰，不存在漂移现象无需修正，能在油井的高温环境长期稳定运行，能直读、存储、远传全部数据，测试结果直观、精准。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN103277091ACN103277091A1/1页21一种高温井温度、压力动态监测系统，包括平衡式隔膜流体温度传感器2、压力传感器1、同轴毛细管3，毛细管悬。
3、护卡4，毛细管安全引出装置5，闭环微气增压循环装置11，中央自动控制系统7，数据存储及远传系统8，机械电子双显屏9、毛细管10等，其特征在于所述的高温井温度、压力动态监测系统是在中央自动控制系统7指挥下，由闭环微气增压循环装置11向同轴毛细管3注、泄氮气，通过注入的高压氮气，推动平衡式隔膜流体温度传感器2、压力传感器1的金属隔膜21做轴向形变，在被测压力与注入的氮气压力在平衡临界点左右与B绝缘限位体20的触点产生通断动作，以此为触发信号捕捉该时的平衡压力信号，并根据触发信号的阻值突变基本值确定是哪个传感器的相应压力值，结合井口压力变送器0的数据，经过中央自动控制系统7的软件处理计算出相应数据，。
4、分别输送至机械电子直读双显屏9和数据存储及远传系统8，分别显示及存储远传各层位的压力、温度、动液面高度、蒸汽干度数据，完成高温井温度压力动态监测或移动测试的技术结构和方法。2根据权利要求1所述的高温井温度、压力动态监测系统，其特征在于金属隔膜21与传感器壳体22将A限位体19和B绝缘限位体20按一定间隙密封分隔在其两侧，金属隔膜21受A、B两端压差作用产生轴向微形变，B绝缘限位体20与传感器壳体22呈绝缘状态，仅其圆心处设置了一个触点并与同轴毛细管3内的铠装电缆33连接，当B端压力平衡或略高于A端时，金属隔膜21与B绝缘限位体20的触点断开，反之接通，以此做为平衡时的触发信号；温度传感器2与压。
5、力传感器1的区别在于温度传感器2的金属隔膜21形变受控于其感温囊23中感温介质的膨胀压力。3根据权利要求1或2所述的高温井温度、压力动态监测系统，其特征在于闭环微气增压循环装置11，由低压微型储气罐18的排气端与微型高压循环泵17的进气端与连接，进气端与泄压电磁阀12连接至毛细管三通6，完成泄压回收储气任务；微型高压循环泵17的排气端通过压控电磁阀16连接到高压微型储气罐15的进气端，高压微型储气罐15的排气端通过增压电磁阀13和毛细管10与毛细管三通6连接，完成高压氮气注入增压任务，微型高压循环泵17和压控电磁阀16同时受控于压力控制装置14的预设压力值，完成微型高压储气罐15的储压任务；微。
6、气循环装置11的增压电磁阀13和泄压电磁阀12受控于中央自动控制系统7，按指令完成增、泄压过程，用于推动温度、压力传感器膜片，传输压力信号。4根据权利要求1或2所述的高温井温度、压力动态监测系统，其特征在于中央自动控制系统7，在专用软件控指挥下发出定时按规则控制增压电磁阀13和泄压电磁阀12开闭注、泄气，在各层位温度传感器2、压力传感器1的隔膜21与B绝缘限位体20的触点通断信号的触发下，捕捉该时的压力信号，并根据触发信号的阻值突变基本值确定是哪个传感器的相应压力值，经过处理分别输送至机械电子直读双显屏9和数据存储及远传系统8分别相应显示及存储远传。权利要求书CN103277091A1/4页3。
7、高温井温度、压力动态监测系统技术领域0001本发明涉及隔膜平衡式传感器技术领域，尤其是一种高温井温度、压力动态监测系统。背景技术0002当原油开采遇到超深井、注高温蒸汽井、火驱井等热采工艺时，井下温度、压力数据这一针对性制定提高采收率工艺的最重要依据，至今无法实现同时动态监测。目前国内外现有的各种相关技术中，毛细管井下压力测试技术只能获取压力数据，且体积大浪费氮气资源；电子和光导纤维测试技术不能满足耐热要求，且存在信号漂移修补问题，不能真实反映井下温、压值；真空保温投掷式井下温压测试技术，不能实现长期动态监测且需要停产测试，石油行业亟需解决高温高压井温度、压力无法实现同时动态监测问题。发明内容。
8、0003本发明克服了上述现有技术之不足，其目的在于提供一种使用隔膜平衡式流体温度、压力传感器，以同轴毛细管及氮气做信号传输载体，用闭环微气增压循环装置为氮气增、泄压推动源的温度压力监测系统，利用直接法解决高温油井温度压力同时动态监测问题。该动态监测系统的温度、压力传感器利用特钟金属材料制成中薄外厚的过渡性隔膜，这样的结构不会因受压及应力而破碎，将隔膜设置在两个对称设置的限位体A、B之间并保留微间隙，隔膜与A限位体及壳体保持良好的电导及密封性，B绝缘限位体与隔膜及壳体保持良好的电绝缘状态，金属隔膜与壳体将A、B两个限位体分隔在两个密闭的流体腔内，限位体主要用于限制隔膜的轴向位移量保护隔膜。A限位。
9、体接触被测介质或感温囊中的感温介质。在测试过程中，当被测介质压力或感温介质膨胀压力大于B绝缘限位体端的氮气压力时，隔膜轴向形变与B绝缘限位体的中心触点短路导通；向B绝缘限位体端压入氮气，当与介质压力或感温介质膨胀压力达到平衡或大于平衡压力时，隔膜与B绝缘限位体的触点断开，B绝缘限位体与壳体电呈绝缘状态，利用这种在压力平衡点的通、断关系，触发中央自动控制系统记录捕捉、显示该平衡压力值，以此获得被测压力；将温度传感器的压力值通过软件按温度与压力关系公式，折算、显示出相应的温度值，实现特殊环境的温度、压力监测。可同时依据测得相关温度压力值及井口压力值求得动液面高度及各层位蒸汽干度值。压力和温度传感器。
10、结构原理相同，区别是温度传感器设置一个感温介质囊。0004本发明的上述目的是通过以下技术手段实现的一种高温井温度、压力动态监测系统，包括平衡式隔膜流体温度、压力传感器，同轴毛细管，毛细管悬护卡，毛细管安全引出装置，闭环微气增压循环装置，中央自动控制系统，数据存储及远传系统，机械电子双显屏及井口压力变送器等。其特征在于所说的高温井温度、压力动态监测系统，是在中央自动控制系统的指令下，利用闭环微气增压循环装置向同轴毛细管增、泄氮气，让传感器的隔膜在两边达到压力平衡时产生轴向形变，B绝缘限位体的触点产生通断动作，以此通断时的瞬间不同的阻值变化为触发信号，让中央自动控制系统捕捉、区分该时不同测层的温度。
11、膨胀说明书CN103277091A2/4页4压力及实际介质压力平衡压力；系统软件利用所测得的井下温度、压力值及井口压力值，依据相关公式计算出动液面高度、各层位蒸汽干度数据，用于显示、存储、远传。隔膜温度、压力传感器做为压力感知体，具有耐高温和耐腐蚀性。它是由氮气推动隔膜使其产生轴向形变来完成测试任务的，当被测端与充气端压力平衡或过平衡时，传感器的B绝缘限位体与壳体呈不导电状态，以此作为平衡压力充、泄气压力捕捉的触发信号；同轴毛细管作为压力和触发信号的载体，其特征在于将一根不锈钢用毛细管铠装电缆插入另一根直径较大的不锈钢毛细管内形成一根同轴复合毛细管，以减小体积，提高其耐温性、耐腐蚀性和强度，铠。
12、装电缆与毛细管所形成的环空用于导通氮气，铠装电缆用于传输平衡压力触发信号；毛细管悬护卡起到同轴毛细管的承重和保护作用，其特征在于它卡装在油管接箍上，其中部内径大，与油管接箍外径相匹配，两端内径小，与油管本体外径相匹配，由径向呈开启的两个半圆管短节铰链扣合组成，在铰链侧轴向设有毛细管穿过通道，用于分段承重同轴毛细管，保护毛细管不被油套管挤压，起到悬护作用；毛细管安全引出装置根据所配套不同型号井口采油树大四通连接方式，分为卡箍连接和法兰连接两种结构形式，由钢圈密封法兰、安全闸阀和毛细管接头组成。其特征是均采用钢圈密封结构，在外侧设置了手动安全剪切闸阀，在异常情况下快速关闭，防止事故发生。其作用是将。
13、同轴毛细管由井口侧面引出，其压力密封级别与配套井口采油树的压力级别相同。闭环微气增压循环装置主要由微型高低压储气罐、压力表、高压电磁阀、微型高压循环泵、高精度压力传感器、毛细管等组成。其作用是通过同轴毛细管向井下仪器循环注入、回收氮气、压力表用于显示高低压储气罐的氮气压力。其特征在于微型高压循环泵将微型低压储气罐内的氮气打入微型高压储气罐储存，由高压电磁阀按指令开闭，向井内仪器打压注入适量氮气；低压电磁阀按指令开闭，泄压适量回收井内仪器中的氮气进入低压储气罐，依此往复推动井下仪器工作。中央自动控制系统由微电脑电路和专业控制软件构成，是监测系统的指挥机构，其特征在于它能设置、调控动态监测速率，控。
14、制微型高压循环泵向微型高压储气罐打入满足测试所需的氮气压力，控制各高压电磁阀按程序相应开、闭，向井下仪器注入或释放回收氮气，并智能地根据在线压力、温度传感器的平衡压力触发信号回路的电阻值突变模糊值，来区分、捕捉测得压力、温度数据；在多层位温度、压力监测时，能准确区分、捕捉测得不同层位的温度、压力值，异常示警。并计算出井下动液面和各层位蒸汽干度数据，将测得和计算出的相关数据连同被测层位深度，输送给机械电子直读双显屏及数据存储及远传系统。机械电子直读双显屏主要由机械压力表和电子数显屏构成，其特征在于机械压力表是用来实时显示井下气回路的压力，电子数显屏用于显示实际测得和计算出的各层位温度、压力、动液。
15、面高度、各层位蒸汽干度及相应测层深度、环境温度、时间及井口压力值等数据。数据存储及远传系统主要由存储系统和无线远传系统构成，其特征在于它具备大容量就地存储、优盘拷贝和全数据无线远传功能，并与用户的数据库网络相兼容；井口压力变送器用于监测地面井口压力，并为计算动液面提供数据。0005本发明所提供的高温井温度、压力动态监测系统，与现有技术相比具有以下优点0006本监测系统所使用的温度、压力传感器属于直接法测量介质压力，被测环境无电子元件，不受传输等其它环境干扰、不存在漂移现象无需修正，测试结果直观、精准；所采用的传感器及井下工具耐温性超过500，能在油井的高温环长期稳定运行；仅用一根同轴说明书CN。
16、103277091A3/4页5毛细管可实现多层位温度、压力测试，并求得蒸汽干度、动液面等数据；采用微气循环方式，用少量的氮气即可完成整个监测周期，不需要补充氮气；能直读、存储、远传全部数据；可随油管入井动态监测，也可利用钢丝绳交织同轴毛细管绞车放入移动测试，安装操作简便适应性强。附图说明0007附图1为本发明具体实施例中的压力传感器结构示意图0008附图2为本发明具体实施例中的温度传感器结构示意图0009附图3为本发明具体实施例中的系统流程示意图0010附图4为本发明具体实施例中的毛细管悬护卡示意图0011附图5为本发明具体实施例中的毛细管安全引出装置示意图0012图6为本发明具体实施例中的毛。
17、细管安全引出装置示意图；图7为本发明具体实施例中的毛细管三通接头示意图。具体实施方式0013下面结合附图详细介绍本发明实施例一种高温井温度、压力动态监测系统，包括平衡式隔膜流体压力传感器1、温度传感器2、同轴毛细管3、毛细管悬护卡4、毛细管安全引出装置5、毛细管三通6、中央自动控制系统7、数据存储及远传系统8、机械电子直读双显屏9和闭环微气增压循环装置11等，将平衡式隔膜流体压力传感器1和温度传感器2安装或下放在油井的各被测位置，用一根同轴毛细管3将其连接，并在油套管环空沿油管外壁用卡压在分段承重保护的毛细管悬护卡4的卡槽25内，向上连接在毛细管安全引出装置5的内快速接头31上，再通过毛细管安。
18、全引出装置5的外快速接头32将同轴毛细管3连接至中央自动控制系统7，通过毛细管三通6用毛细管10与闭环微气增压循环装置11的增压电磁阀13及泄压电磁阀12连接。0014闭环微气增压循环装置11中，低压微型储气罐18的排气端与微型高压循环泵17的进气端与连接，进气端与泄压电磁阀12连接至毛细管三通6，完成泄压回收储气任务；微型高压循环泵17的排气端通过压控电磁阀16连接到高压微型储气罐15的进气端，高压微型储气罐15的排气端通过增压电磁阀13和毛细管10与毛细管三通6连接，完成高压氮气注入增压任务。其特征之一在于微型高压循环泵17和压控电磁阀16同时受控于压力控制装置14的预设压力值，完成微型高。
19、压储气罐15的储压任务；其特征之二在于微气循环装置11的增压电磁阀13和泄压电磁阀12受控于中央自动控制系统7，按指令完成增、泄压过程，用于推动温度、压力传感器膜片，传输压力信号；0015中央自动控制系统7在专用软件控制下发出定时注、泄气测试指令后，在各层位温度传感器2、压力传感器1的隔膜21与B绝缘限位体20的触点通断信号的触发下，捕捉该时的压力信号，并根据触发信号的阻值突变基本值确定是哪个传感器的相应压力值，经过处理分别输送至机械电子直读双显屏9和数据存储及远传系统8分别相应显示及存储远传。0016平衡式隔膜流体温度传感器2和压力传感器1，其特征在于金属隔膜21与传感器壳体22将A限位体1。
20、9和B绝缘限位体20按一定间隙密封分隔在其两侧，金属隔膜21受A、B两端压差作用产生轴向微形变，B绝缘限位体20与传感器壳体22呈绝缘状态，仅其圆说明书CN103277091A4/4页6心处设置了一个触点并与同轴毛细管3内的铠装电缆33连接，当B端压力平衡或略高于A端时，金属隔膜21与B绝缘限位体20的触点断开，反之接通，以此做为平衡时的触发信号；温度传感器2与压力传感器1的区别在于温度传感器2的金属隔膜21形变受控于其感温囊23中感温介质的膨胀压力。0017毛细管悬护卡4需要在每根油管的接箍处卡装一个，其特征在于它是由两个相同的径向分开的异形半管柱体26组成，扣合后其内部设有与油管接箍相吻合。
21、的大径镂空圆柱腔28，两端对称设置了与油管本体温和的小径限位抬肩，用于防止其上下窜动。两个异形半管柱体26以直轴24完成铰链连接，其外部轴向辐射性设置了多个对称的支撑翼27，用于保持油套管的环空通畅，便于其它工艺实施。在直轴24的内侧设置了曲状毛细管卡槽25，用于保护卡紧同轴毛细管3并防止其上下窜动。0018毛细管安全引出装置5由法兰29、安全闸阀30、内毛细管接头31和外毛细管接头32组成。其特征在于法兰29的所有技术参数必须与井口侧法兰配套，安全剪切闸阀30要具备在异常情况能快速剪短同轴毛细管3并关闭密封的能力。0019毛细管三通接头6，其特征在于它既能保持穿过其中的同轴毛细管3内的铠装电缆33的完好性，又能与连接的毛细管10保持很好的气通性。说明书CN103277091A1/3页7图1图2图3说明书附图CN103277091A2/3页8图4图5说明书附图CN103277091A3/3页9图6图7说明书附图CN103277091A。