專利名稱：應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣體鉆井(根據(jù)使用循環(huán)介質(zhì)的不同)一般可分為:空氣鉆井、氮?dú)忏@井、天然氣鉆井、尾氣鉆井等不同種類，其中尤以空氣鉆井以空氣的廉價(jià)性、無限性、易得性而具有別的氣體鉆井形式無法比擬的優(yōu)勢(shì)。但對(duì)空氣鉆井，由于空氣中含有大量助燃劑氧氣，當(dāng)使用空氣鉆井至儲(chǔ)層附近時(shí)，很容易與儲(chǔ)層附近的易燃?xì)怏w混合而被點(diǎn)燃繼而產(chǎn)生燃燒或爆炸。氣體鉆井就是采用以氣體為主要循環(huán)流體的欠平衡鉆井技術(shù)。20世紀(jì)30年代的美國開始研究氣體鉆井技術(shù)。但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平、裝備及認(rèn)識(shí)等原因，沒有得到規(guī)模化應(yīng)用。直至20世紀(jì)60年代，隨著空氣鉆井馬達(dá)等的問世以及各種設(shè)備的不斷完善，氣體鉆井技術(shù)又重新受到人們的重視。氮?dú)忏@井作為氣體鉆井的一種，因其不僅具有氣體鉆井技術(shù)的優(yōu)越性；具有鉆井介質(zhì)的廉價(jià)性、無限性、而且具有遇可燃?xì)怏w不發(fā)生燃燒或爆炸的安全性及防止腐蝕、延長鉆頭壽命、提高鉆達(dá)井深的成功率、大大降低鉆探成本等優(yōu)勢(shì)，而成為近幾年油氣開發(fā)研究者們非常關(guān)注的課題之一。而制氮設(shè)備作為氮?dú)忏@井中制取鉆井介質(zhì)——氮?dú)獾年P(guān)鍵設(shè)備也就越來越多的受到人們的重視。近幾年以來，隨著制膜工藝的不斷發(fā)展，膜分離制氮成為制取氮?dú)獾囊环N新型科學(xué)制氮方法。膜分離法制氮的研究和發(fā)展推動(dòng)了膜分離制氮設(shè)備的發(fā)展，給氮?dú)忏@井注入了新的活力，大大加快了氮?dú)忏@井的推廣應(yīng)用。隨著空氣鉆井技術(shù)的日益成熟，作為其配套使用或者說必要輔助手段的氮?dú)忏@井技術(shù)的提高也越來越受到人們的重視。與空氣鉆井比較，氮?dú)忏@井技術(shù)的關(guān)鍵即氮?dú)馍a(chǎn)設(shè)備。氮?dú)馍a(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)的提高可使氮?dú)忏@井技術(shù)得以更廣泛使用，從而有效地解決儲(chǔ)層或某些特殊工況情況下可能產(chǎn)生的井下燃燒和爆炸以及鉆井施工中的惡性井漏，壓差卡鉆、鉆井速度慢等技術(shù)性難題，能在鉆進(jìn)油氣層井段時(shí)，做到“零污染”，對(duì)于及時(shí)保護(hù)和發(fā)現(xiàn)低壓、低飽和、低滲透率油層(油氣藏)，對(duì)提高油井單井產(chǎn)量和采收率具有顯著效果，并可提高鉆速5-10倍。因此，通過對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有裝置進(jìn)行分析研究，找出其存在的不足和缺點(diǎn)，從而對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到使其結(jié)構(gòu)布局合理、降低成本、使用維護(hù)方便、能耗低、壓力損失小等技術(shù)指標(biāo)，就顯得尤為重要和迫切。這樣不僅降低了設(shè)備制造成本，降低能量消耗，推動(dòng)膜制氮裝置的更廣泛應(yīng)用，而且為我國氮?dú)忏@井的普及，油氣開采工藝更先進(jìn)、更科學(xué)、取得更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益提供了生產(chǎn)先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)。氮?dú)忏@井是欠平衡鉆井技術(shù)的一種，它的循環(huán)流體是干燥氮?dú)狻５獨(dú)忏@井首次使用是在二十世紀(jì)中后期。我國的氮?dú)忏@井技術(shù)研究始于上個(gè)世紀(jì)八十年代，雖然取得一些成果，但因制氮設(shè)備未能解決，使研究出的成果難以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，沒有得到及時(shí)應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)九十年代，隨著制氮工藝的發(fā)展和制氮設(shè)備的研制成功，氮?dú)忏@井技術(shù)的研究與應(yīng)用又一次被廣泛重視起來。首先是遼河油田試用成功，逐步推廣到勝利、江漢等油田，但當(dāng)時(shí)還未用在欠平衡鉆井上。直到2000年12月，勝利油田鉆井四公司一先進(jìn)鉆井隊(duì)用國產(chǎn)鉆機(jī)鉆探的云南武定縣云參科研一井，首次采用氮?dú)忏@井技術(shù)鉆進(jìn)，獲得一次成功，開了先河。此后，氮?dú)忏@井技術(shù)在吐哈、新疆、四川、遼河、江漢等油田分別獲得成功。2004年至2005年，吐哈油田欠平衡鉆井技術(shù)得到迅速發(fā)展，先后在窿14井、中石化鄂爾多斯D12-1井、紅臺(tái)2-15井、紅臺(tái)2-17井、紅臺(tái)2-4井等8 口井采用欠平衡鉆井技術(shù)，其中有5 口井在儲(chǔ)層段進(jìn)行全過程欠平衡純氮?dú)忏@井。其中紅臺(tái)2-15井是國內(nèi)首次進(jìn)行全過程欠平衡純氮?dú)忏@井，取得顯著效果，獲得的高產(chǎn)油氣流是常規(guī)鉆井的10-15倍。證實(shí)了這項(xiàng)新技術(shù)在油田勘探開發(fā)中有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。盡管當(dāng)前我國的一些油氣田已經(jīng)采用了氮?dú)忏@井對(duì)油氣井進(jìn)行開采，并取得一些成績，但與國外相比，目前我國氮?dú)忏@井的差距仍然較大，這不僅反映在技術(shù)裝備的配套和研制水平上，還反映在工藝方法和基礎(chǔ)理論研究上，而且在多工藝綜合技術(shù)上尚未起步。當(dāng)前階段，隨著制造氮?dú)獾募夹g(shù)在國內(nèi)外的不斷發(fā)展，尤其膜制氮技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為氮?dú)忏@井中氮?dú)庵圃斓闹饕夹g(shù)方法，并推動(dòng)了氮?dú)庵圃煸O(shè)備的不斷發(fā)展。氮?dú)庵圃煸O(shè)備首先在美國和加拿大等國生產(chǎn)制造，其中比較出名的有西梅卡、柏美亞公司，這兩家膜分離氮?dú)馍a(chǎn)設(shè)備公司于20世紀(jì)90年代中期進(jìn)入我國，現(xiàn)在均都已擁有多家分公司。我國的很多油田現(xiàn)用制氮設(shè)備均來自這些公司。我國當(dāng)前也有一些公司可生產(chǎn)膜分離制氮設(shè)備，但油氣鉆井用膜分離制氮設(shè)備當(dāng)前國內(nèi)還沒有廠家生產(chǎn)。但無論外國設(shè)備還是國產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前階段都有局限于滿足使用要求的設(shè)計(jì)思路，這樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、設(shè)備的效率、耗能控制、使用維護(hù)的方便性、某些部件的合理性等問題都有待改善和提高，尤其在線檢測(cè)還是該類產(chǎn)品的一個(gè)空白。膜分離制氮裝置原機(jī)中的過濾器對(duì)濾芯是否需要更換，采用的是壓差估計(jì)法-即每個(gè)過濾器后面安裝一個(gè)壓差表，當(dāng)過濾器前后壓差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就斷定該過濾器的濾芯已經(jīng)達(dá)不到所要求的精度，其濾芯已需要進(jìn)行更換。這種方法缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性，只是從理論角度，大致估計(jì)濾芯的工作狀況。這樣在確保壓縮空氣高潔凈度的設(shè)計(jì)思路下，勢(shì)必造成濾芯更換過于頻繁，濾芯過濾資源讓費(fèi)，增大生產(chǎn)成本。另外，該裝置設(shè)計(jì)使用的后冷卻器沒有溫度控制部分，無論壓縮空氣溫度高低后冷卻器總是處于降溫狀態(tài)，實(shí)際使用時(shí)將增大生產(chǎn)成本并造成極大的能源讓費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，該應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)能對(duì)膜分離制氮系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，從而降低了整個(gè)監(jiān)控成本。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，主要由依次相連的傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述傳感器組與執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與被控對(duì)象相連。所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、灰塵傳感器、油氣傳感器。所述單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)有監(jiān)控程序和應(yīng)用程序。所述傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間均通過數(shù)據(jù)線相連。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能對(duì)膜分離制氮系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，從而降低了整個(gè)監(jiān)控成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明涉及的應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，主要由依次相連的傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述傳感器組與執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與被控對(duì)象相連。所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、灰塵傳感器、油氣傳感器。所述單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)有監(jiān)控程序和應(yīng)用程序。所述傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間均通過數(shù)據(jù)線相連。本發(fā)明的監(jiān)控過程為:首先，通過與被控對(duì)象相連的傳感器組實(shí)時(shí)采集被控?cái)?shù)據(jù)；被采集到的被控參數(shù)通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入單片機(jī)；單片機(jī)對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行處理，實(shí)施控制算法并決定進(jìn)一步的控制過程；控制參數(shù)進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，主要由依次相連的傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述傳感器組與執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與被控對(duì)象相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、灰塵傳感器、油氣傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)有監(jiān)控程序和應(yīng)用程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間均通過數(shù)據(jù)線相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。該應(yīng)用于膜分離制氮系統(tǒng)的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由依次相連的傳感器組、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述傳感器組與執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與被控對(duì)象相連。本發(fā)明能對(duì)膜分離制氮系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，從而降低了整個(gè)監(jiān)控成本。
文檔編號(hào)G05B19/042GK103105805SQ20111038498
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者李星月 申請(qǐng)人:李星月