本發明專利技術公開了一種膜分離制氮裝置單片機測控系統。該膜分離制氮裝置單片機測控系統主要由依次相連的傳感器組、濾波器、A/D轉換器、單片機、D/A轉換器、執行機構構成，所述傳感器組與執行機構均與被控對象相連。本發明專利技術還公開了一種基于上述膜分離制氮裝置單片機測控系統的測控方法。本發明專利技術實現了對后冷卻器中氣體溫度的檢測，并根據氣體溫度的高低控制后冷卻器的啟動和關閉；實現了對過濾器中氣體潔凈度的檢測，并將測得數據與設計要求進行比較，如超出設計要求則發出報警，以提示需更換過濾器濾芯。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
氣體鉆井(根據使用循環介質的不同)一般可分為:空氣鉆井、氮氣鉆井、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性、無限性、易得性而具有別的氣體鉆井形式無法比擬的優勢。但對空氣鉆井，由于空氣中含有大量助燃劑氧氣，當使用空氣鉆井至儲層附近時，很容易與儲層附近的易燃氣體混合而被點燃繼而產生燃燒或爆炸。氣體鉆井就是采用以氣體為主要循環流體的欠平衡鉆井技術。20世紀30年代的美國開始研究氣體鉆井技術。但由于當時的技術水平、裝備及認識等原因，沒有得到規模化應用。直至20世紀60年代，隨著空氣鉆井馬達等的問世以及各種設備的不斷完善，氣體鉆井技術又重新受到人們的重視。氮氣鉆井作為氣體鉆井的一種，因其不僅具有氣體鉆井技術的優越性；具有鉆井介質的廉價性、無限性、而且具有遇可燃氣體不發生燃燒或爆炸的安全性及防止腐蝕、延長鉆頭壽命、提高鉆達井深的成功率、大大降低鉆探成本等優勢，而成為近幾年油氣開發研究者們非常關注的課題之一。而制氮設備作為氮氣鉆井中制取鉆井介質——氮氣的關鍵設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展，膜分離制氮成為制取氮氣的一種新型科學制氮方法。膜分離法制氮的研究和發展推動了膜分離制氮設備的發展，給氮氣鉆井注入了新的活力，大大加快了氮氣鉆井的推廣應用。隨著空氣鉆井技術的日益成熟，作為其配套使用或者說必要輔助手段的氮氣鉆井技術的提高也越來越受到人們的重視。與空氣鉆井比較，氮氣鉆井技術的關鍵即氮氣生產設備。氮氣生產設備的各項性能指標的提高可使氮氣鉆井技術得以更廣泛使用，從而有效地解決儲層或某些特殊工況情況下可能產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、鉆井速度慢等技術性難題，能在鉆進油氣層井段時，做到“零污染”，對于及時保護和發現低壓、低飽和、低滲透率油層(油氣藏)，對提高油井單井產量和采收率具有顯著效果，并可提高鉆速5-10倍。因此，通過對當前現有裝置進行分析研究，找出其存在的不足和缺點，從而對其進行改進，以達到使其結構布局合理、降低成本、使用維護方便、能耗低、壓力損失小等技術指標，就顯得尤為重要和迫切。這樣不僅降低了設備制造成本，降低能量消耗，推動膜制氮裝置的更廣泛應用，而且為我國氮氣鉆井的普及，油氣開采工藝更先進、更科學、取得更高的經濟效益和社會效益提供了生產先進生產設備的基礎。氮氣鉆井是欠平衡鉆井技術的一種，它的循環流體是干燥氮氣。氮氣鉆井首次使用是在二十世紀中后期。我國的氮氣鉆井技術研究始于上個世紀八十年代，雖然取得一些成果，但因制氮設備未能解決，使研究出的成果難以轉化為生產力，沒有得到及時應用。上個世紀九十年代，隨著制氮工藝的發展和制氮設備的研制成功，氮氣鉆井技術的研究與應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，但當時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鉆井隊用國產鉆機鉆探的云南武定縣云參科研一井，首次采用氮氣鉆井技術鉆進，獲得一次成功，開了先河。此后，氮氣鉆井技術在吐哈、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得到迅速發展，先后在窿14井、中石化鄂爾多斯D12-1井、紅臺2-15井、紅臺2-17井、紅臺2-4井等8 口井采用欠平衡鉆井技術，其中有5 口井在儲層段進行全過程欠平衡純氮氣鉆井。其中紅臺2-15井是國內首次進行全過程欠平衡純氮氣鉆井，取得顯著效果，獲得的高產油氣流是常規鉆井的10-15倍。證實了這項新技術在油田勘探開發中有良好的經濟效益和廣闊的推廣應用前景。盡管當前我國的一些油氣田已經采用了氮氣鉆井對油氣井進行開采，并取得一些成績，但與國外相比，目前我國氮氣鉆井的差距仍然較大，這不僅反映在技術裝備的配套和研制水平上，還反映在工藝方法和基礎理論研究上，而且在多工藝綜合技術上尚未起步。當前階段，隨著制造氮氣的技術在國內外的不斷發展，尤其膜制氮技術，以其獨特的優勢脫穎而出，成為氮氣鉆井中氮氣制造的主要技術方法，并推動了氮氣制造設備的不斷發展。我國的很多油田現用制氮設備均來自這些公司。我國當前也有一些公司可生產膜分離制氮設備，但油氣鉆井用膜分離制氮設備當前國內還沒有廠家生產。但無論外國設備還是國產設備當前階段都有局限于滿足使用要求的設計思路，這樣內部結構的科學性、設備的效率、耗能控制、使用維護的方便性、某些部件的合理性等問題都有待改善和提高，尤其在線檢測還是該類產品的一個空白。膜分離制氮裝置原機中的過濾器對濾芯是否需要更換，采用的是壓差估計法-即每個過濾器后面安裝一個壓差表，當過濾器前后壓差達到一定數值時，就斷定該過濾器的濾芯已經達不到所要求的精度，其濾芯已需要進行更換。這種方法缺乏嚴謹的科學性，只是從理論角度，大致估計濾芯的工作狀況。這樣在確保壓縮空氣高潔凈度的設計思路下，勢必造成濾芯更換過于頻繁，濾芯過濾資源讓費，增大生產成本。另外，該裝置設計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，實際使用時將增大生產成本并造成極大的能源讓費。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種膜分離制氮裝置單片機測控系統，該膜分離制氮裝置單片機測控系統實現了對后冷卻器中氣體溫度的檢測，并根據氣體溫度的高低控制后冷卻器的啟動和關閉；實現了對過濾器中氣體潔凈度的檢測，并將測得數據與設計要求進行比較，如超出設計要求則發出報警，以提示需更換過濾器濾芯。本專利技術的另一目的在于提供一種基于上述膜分離制氮裝置單片機測控系統的測控方法，本專利技術的目的通過下述技術方案實現:膜分離制氮裝置單片機測控系統，主要由依次相連的傳感器組、濾波器、A/D轉換器、單片機、D/A轉換器、執行機構構成，所述傳感器組與執行機構均與被控對象相連。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。所述傳感器組和濾波器之間還設置有隔離放大器。所述濾波器和A/D轉換器之間還設置有采樣保持器。所述采樣保持器與A/D轉換器之間通過多路開關相連。所述D/A轉換器與執行機構之間通過多路開關相連。所述執行機構包括冷卻器繼電器和三個報警器繼電器。基于上述膜分離制氮裝置單片機測控系統的測控方法，其特征在于，包括以下步驟:(a)首先，通過與被控對象相連的傳感器組實時采集被控數據；(b)被采集到的被控參數通過濾波器進行過濾后，進入A/D轉換器；(c)通過A/D轉換器對被控參數進行模數轉換后，進入單片機；(d)單片機對被控參數進行處理，實施控制算法并決定進一步的控制過程；(e)控制參數進入D/A轉換器進行數模轉換后，進入執行機構；(f)執行機構根據決策，適時地對控制機構發出控制信號實現實時控制。所述步驟(a)中，被控數據包括膜分離制氮系統的溫度、濕度、灰塵密度、油氣比例。所述步驟(b)中，被控參數首先通過隔離放大器進行信號放大以后，再進入濾波器進行過濾，然后經采樣保持器和多路開關，進入A/D轉換器。綜上所述，本專利技術的有益效果是:實現了對后冷卻器中氣體溫度的檢測，并根據氣體溫度的高低控制后冷卻器的啟動和關閉；實現了對過濾器中氣體潔凈度的檢測，并將測得數據與設計要求進行比較，如超出設計要求則發出報警，以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
膜分離制氮裝置單片機測控系統，其特征在于，主要由依次相連的傳感器組、濾波器、A/D轉換器、單片機、D/A轉換器、執行機構構成，所述傳感器組與執行機構均與被控對象相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李星月，
申請(專利權)人：李星月，
類型：發明
國別省市：四川;51
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