光纤光栅传感网络下气井参数测控系统设计

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在油气生产过程中,大量使用了压力、温度传感器,与这些常规传感器相比,光纤光栅传感器具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀性好、体积小、一次安装永久性测量、可实现分布式测量等优点,光纤光栅传感器成为一种新兴技术特别适用于石油生产过程。并且使用复用技术构成光纤光栅传感网络,可以同时实现井层温度、压力的多点实时测量,为解决石油生产过程中的井下传感技术屏障具有一定的实际意义。本文以光纤光栅的应用为背景,从光纤光栅的基本理论和性质出发,主要对光纤光栅传感技术的特点、应用发展进行了相应的阐述,论证了光纤光栅传感系统研究的重要意义。详细阐述了基于反射式光纤光栅传感技术的基本原理,给出目前针对其测量过程中温度、压力交叉敏感性问题所采取的解决方法,对传感网络中的几种复用技术和几种常用的光纤光栅传感解调技术进行介绍,分析对比了三种解调方法的优缺点,总结出了光纤光栅传感技术在油气生产过程中将会发挥越来越大的作用。另外在油气生产中,随着当前互联网技术的发展,结合光纤光栅传感技术、自动控制技术,为实现远程监测和控制,同时为提高气举采油的采收率和降低生产成本,需要对井口注气流量进行控制,本文设计了以STM32微控制器为控制核心的气体流量控制系统。文中详细介绍了流量控制的原理与特性,对系统中的核心电路进行了设计和全面的介绍分析。通过使用增量式PID的控制方法来控制电动阀的开度,以达到控制流量的目的,并通过具体实验数据的分析说明流量控制的可行性。微控制器通过AT指令驱动ESP8266 WIFI模块,使单口井监控终端与上位机之间形成局域网络,实现终端与上位机的通信。使用VS软件和C#语言进行上位机软件的编写,对系统的网络通信进行了设计。通过数据库的使用,对测量的一些参数的数据进行存储,对数据处理,按照时间先后生成生产报表。通过选择上位机中的曲线绘制,可对指定的参数的信息进行曲线显示,可以更加直观的分析其一段时间内的变化趋势。文中分析了光纤光栅传感技术在油气生产中的应用情况,结合气举采油技术,设计了基于井下光纤光栅传感技术和井口气体流量控制技术的测控网络,旨在监测气举采油的详细生产过程参数,为推动气举采油提供技术参考。
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