油套管微泄漏的诊断电路

技术领域

本申请涉及油气井领域，具体而言，涉及一种油套管微泄漏的诊断电路。

背景技术

油管作为井底油气采集储运的通道，在石油生产作业中发挥着重要作用，由于油管长期处于复杂恶劣的井下环境中，且油管的主要构造为钢制合金构造，所以油管不可避免的会遭受应力机械损伤、腐蚀损伤等损坏，常见的油管损伤表现形式主要有油管腐蚀、变形、穿孔、破裂、断裂等。油管损伤严重威胁油气井安全生产，甚至引发井喷、平台倾覆等灾难性事故。因此，需要及时对油气井油套泄漏进行检测，防止诱发次生灾害。

当前，主要的测井方法有：井径法、电视法、电磁法、超声波成像法、磁记忆法、同位素示踪法及噪声法等。然而，这些方法所用的检测装置各有优缺点。井径测量臂无法检测油管，对套管的尺寸有要求，不能检测套管的外腐蚀。电视法要求井内必须替入清澈的流体才可以，否则摄像头易受污染，从而影响检测结果。因此，不能作为常规的现场找漏方法。同位素示踪受沾污影响严重，使得测井结果具有多解性，且只起到进一步证实泄漏的作用。噪声测井仪单独使用效果不佳，常需要与其他仪器组合使用。井温+流量计组合测井，测量灵敏度不高，存在漏点测不到或测不全的缺陷。因此，亟需一种诊断结构，来解决现有的无法检测到油套管微小泄漏点的问题。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种油套管微泄漏的诊断电路，以解决现有技术中无法检测到油套管微小泄漏点的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种油套管微泄漏的诊断电路，包括电源设备、检测设备、信号处理设备和信号分析设备，其中，所述检测设备用于检测油套管的待测区域的实时信号，所述实时信号包括超声波信号；所述信号处理设备与所述电源设备和所述检测设备分别电连接，所述信号处理设备用于接收所述检测设备采集的所述实时信号，对所述实时信号依次进行放大、滤波和模数转化处理，并将处理后的所述实时信号进行存储和发出；所述信号分析设备与所述电源设备和所述信号处理设备分别电连接，所述信号分析设备用于接收处理后的所述实时信号，并输出处理后的所述实时信号的曲线图，所述电源设备用于给所述信号处理设备以及所述信号分析设备供电。

可选地，所述信号处理设备包括信号调理电路、模数转换器和处理电路，其中，所述信号调理电路与所述检测设备电连接，所述信号调理电路用于对所述实时信号进行放大和滤波，生成模拟信号；所述模数转换器与所述信号调理电路电连接，所述模数转换器用于将所述模拟信号转换为数字信号；所述处理电路与所述模数转换器电连接，所述处理电路用于接收所述数字信号并按照预设程序对所述数字信号进行处理。

可选地，所述信号处理设备还包括存储器和传输协议控制器，其中，所述存储器与所述处理电路电连接，用于对所述处理电路处理后的所述数字信号进行存储；所述传输协议控制器与所述处理电路和所述信号分析设备分别电连接，用于使所述处理电路和所述信号分析设备按照预定传输协议进行数据传输。

可选地，所述信号调理电路包括放大和滤波电路，所述信号处理设备还包括真有效值转换电路，所述真有效值转换电路与所述放大和滤波电路和所述处理电路分别电连接，所述真有效值转换电路用于计算依次放大和滤波后的所述实时信号的真有效值，并将所述真有效值发送给所述处理电路。

可选地，所述放大和滤波电路包括多级放大器和滤波器，所述多级放大器与所述检测设备和所述滤波器分别电连接，所述滤波器和所述真有效值转换电路电连接。

可选地，所述多级放大器为两级放大器，所述滤波器为带通滤波器。

可选地，所述检测设备包括超声波传感器。

可选地，所述检测设备还包括温度传感器、压力传感器和音频传感器。

可选地，所述信号调理电路还包括温度信号调理电路和压力信号调理电路，所述温度信号调理电路与所述温度传感器电连接，所述压力信号调理电路与所述压力传感器电连接。

可选地，所述电源设备包括交流电源和供电电路，其中，所述交流电源与所述信号分析设备电连接；所述供电电路用于将交流电转换为直流电，所述交流电源通过所述供电电路与所述信号处理设备电连接。

本申请提供了一种油套管微泄漏的诊断电路，所述的油套管微泄漏的诊断电路，包括所述电源设备、所述检测设备、所述信号处理设备和所述信号分析设备，所述检测设备检测所述油套管的所述待测区域的超声波信号等所述实时信号，所述信号处理设备接收所述实时信号，对所述实时信号依次进行放大、滤波和模数转化处理，并将处理后的所述实时信号进行存储和发出，所述信号分析设备接收处理后的所述实时信号，并输出处理后的所述实时信号的曲线图。所述油套管微泄漏的诊断电路，通过采集油套管的待测区域的超声波信号，并对所述超声波信号进行所述处理，得到所述超声波信号的曲线图，通过分析所述曲线图，可以在油套管发生微小泄漏的情况下较为准确的确定油套管的泄漏点，解决了现有技术中无法检测到油套管微小泄漏点的问题，保证了在油套管发生微小泄漏时即可发现并且可以较为准确地诊断出泄漏点的位置，便于后续及时对油套管的泄漏做出处理。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的油套管微泄漏的诊断电路的示意图；以及

图2示出了根据本申请的一种具体的实施例的油套管微泄漏的诊断电路的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电源设备；20、检测设备；30、信号处理设备；40、信号分析设备；100、交流电源；101、供电电路；200、超声波传感器；201、温度传感器；202、压力传感器；203、音频传感器；300、信号调理电路；301、模数转换器；302、处理电路；303、存储器；304、传输协议控制器；305、放大和滤波电路；306、真有效值转换电路；307、温度信号调理电路；308、压力信号调理电路；309、放大和滤波子电路；400、多级放大器；401、滤波器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中无法检测到油套管微小泄漏点，为了解决如上问题，本申请提出了一种油套管微泄漏的诊断电路。

根据本申请的一种典型的实施例，提供了一种油套管微泄漏的诊断电路，如图1所示，上述诊断电路包括电源设备10、检测设备20、信号处理设备30和信号分析设备40，其中，上述检测设备20用于检测油套管的待测区域的实时信号，上述实时信号包括超声波信号；上述信号处理设备30与上述电源设备10和上述检测设备20分别电连接，上述信号处理设备30用于接收上述检测设备20采集的上述实时信号，对上述实时信号依次进行放大、滤波和模数转化处理，并将处理后的上述实时信号进行存储和发出；上述信号分析设备40与上述电源设备10和上述信号处理设备30分别电连接，上述信号分析设备40用于接收处理后的上述实时信号，并输出处理后的上述实时信号的曲线图，上述电源设备用于给上述信号处理设备以及上述信号分析设备供电。

上述的油套管微泄漏的诊断电路，包括上述电源设备、上述检测设备、上述信号处理设备和上述信号分析设备，上述检测设备检测上述油套管的上述待测区域的超声波信号等上述实时信号，上述信号处理设备接收上述实时信号，对上述实时信号依次进行放大、滤波和模数转化处理，并将处理后的上述实时信号进行存储和发出，上述信号分析设备接收处理后的上述实时信号，并输出处理后的上述实时信号的曲线图。上述油套管微泄漏的诊断电路，通过采集油套管的待测区域的超声波信号，并对上述超声波信号进行上述处理，得到上述超声波信号的曲线图，通过分析上述曲线图，可以在油套管发生微小泄漏的情况下较为准确的确定油套管的泄漏点，解决了现有技术中无法检测到油套管微小泄漏点的问题，保证了在油套管发生微小泄漏时即可发现并且可以较为准确地诊断出泄漏点的位置，便于后续及时对油套管的泄漏做出处理。

根据本申请的一种具体的实施例，如图2所示，上述信号处理设备30包括信号调理电路300、模数转换器301和处理电路302，其中，上述信号调理电路300与上述检测设备20电连接，上述信号调理电路300用于对上述实时信号进行放大和滤波，生成模拟信号；上述模数转换器301与上述信号调理电路300电连接，上述模数转换器301用于将上述模拟信号转换为数字信号；上述处理电路302与上述模数转换器301电连接，上述处理电路302用于接收上述数字信号并按照预设程序对上述数字信号进行处理。上述的诊断电路，通过上述信号调理电路对超声波信号等上述实时信号依次进行放大和滤波，生成模拟信号，上述模数转换器将上述模拟信号转换成数字信号，上述处理电路按照预设程序对上述数字信号进行处理，油套管的待测区域的上述实时信号经上述信号处理设备处理，保证了后续上述信号分析设备能根据处理后的上述实时信号，对上述待测区域进行较为准确的分析和判断，以确定该待测区域是否发生了微小泄漏以及泄漏点的位置，进一步地避免了现有的无法检测到油套管微小泄漏点的问题。

为了进一步地保证在油套管发生微小泄漏的情况下较为准确的确定油套管的泄漏点，确保在油套管发生微小泄漏时即可发现并且可以较为准确地诊断出泄漏点的位置，便于后续的补救工作，根据本申请的另一种具体的实施例，如图2所示，上述信号处理设备30还包括存储器303和传输协议控制器304，其中，上述存储器303与上述处理电路302电连接，用于对上述处理电路302处理后的上述数字信号进行存储；上述传输协议控制器304与上述处理电路302和上述信号分析设备40分别电连接，用于使上述处理电路302和上述信号分析设备40按照预定传输协议进行数据传输。上述诊断电路，通过上述存储器，实现了对处理后的上述实时信号的存储，通过上述传输协议控制器，保证了上述处理电路和上述信号分析设备按照预定传输协议进行数据传输。

一种具体的实施例中，上述处理电路包括微处理器，上述微处理器中有预设程序，上述存储器为数据存储器，上述微处理器与上述模数转换器电连接，上述微处理器用于接收上述模数转换器的上述数字信号，按照预设程序对上述数字信号进行处理，上述微处理器与上述数据存储器和上述传输协议控制器分别电连接，上述传输协议控制器与上述信号分析设备通过信号传输线缆进行连接，上述微处理器将处理后的上述数字信号发送给上述数据存储器进行存储，上述微处理器还用于获取上述数据存储器中存储的数字信号。当然，上述处理电路还可以包括其他设备，上述存储器还可以为其他类型的存储器。

在本申请的再一种具体的实施例中，如图2所示，上述信号调理电路300包括放大和滤波电路305，上述信号处理设备30还包括真有效值转换电路306，上述真有效值转换电路306与上述放大和滤波电路305和上述处理电路302分别电连接，上述真有效值转换电路306用于计算依次放大和滤波后的上述实时信号的真有效值，并将上述真有效值发送给上述处理电路。上述诊断电路，通过上述真有效值转换电路计算放大和滤波后的上述实时信号的真有效值，避免了上述实时信号失真影响对油套管的微小泄漏点的准确定位，进一步地保证了能较为准确的诊断出上述油套管的微小泄漏，以及较为准确地确定上述油套管的待测区域的微小泄漏点的位置。

具体地，上述真有效值转换电路可以为多路同步真有效值转换器，

在本申请的又一种具体的实施例中，如图2所示，上述放大和滤波电路305包括多级放大器400和滤波器401，上述多级放大器400与上述检测设备20和上述滤波器401分别电连接，上述滤波器401和上述真有效值转换电路306电连接。上述多级放大器实现了对上述实时信号的多次放大，使得放大后的上述实时信号适合上述模数转换器，上述滤波器对放大后的上述实时信号进行滤波处理，保证了将上述实时信号中特定频率范围以外的频率进行有效滤除，方便了后续对放大和滤波后的上述实时信号进行模数转换等处理。

在实际的应用过程中，上述多级放大器可以为本领域中任意种类的放大器通过多次耦合得到，上述滤波器可以为本领域中任何种类的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器等，上述模数转换器可以为任意种类的模数转换器，本申请的一种具体的实施例中，上述多级放大器为两级放大器，上述滤波器为带通滤波器，上述模数转换器为多路16位同步模数转换器。

本申请的再一种具体的实施例中，上述滤波器用于使上述实时信号的多个频率范围的波通过，上述多个频率范围为多个依次增加的频率范围，相邻的上述频率范围至少端点重合。具体的，上述滤波器可以为三频段滤波器，即上述频率范围有三个，分别为依次增加的第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围，其中，上述第一频率范围的上限截止频率和上述第三频率范围的下限截止频率相同，上述第二频率范围分别与上述第一频率范围和上述第三频率范围有重叠频段，比如，上述第一频率范围为30kHz至40kHz，上述第二频率范围为35kHz至45kHz，上述第三频率范围为40kHz至50kHz，这样进一步地保证了经滤波处理得到的上述实时信号较为准确，进而保证后续根据处理后的上述实时信号确定的泄漏点的位置较为准确。当然，上述滤波器还可以为多频段滤波器，上述频率范围还可以有多个，上述频率范围还可以为其他的范围，本领域技术人员可以根据实际情况选择适宜适量的频率范围对上述实时信号进行滤波处理。

根据本申请的另一种具体的实施例，如图2所示，上述检测设备20包括超声波传感器200。上述诊断电路，通过上述超声波传感器采集油套管的待测区域的超声波信号，通过处理和分析上述超声波信号，进一步地保证在油套管发生微小泄漏时即可发现并且可以较为准确地诊断出泄漏点的位置。

在本申请的另一种具体的实施例中，如图2所示，上述检测设备20还包括温度传感器201、压力传感器202和音频传感器203。上述诊断电路，通过上述超声波传感器采集油套管的待测区域的超声波信号，通过上述温度传感器采集油套管的待测区域的温度数据，通过上述压力传感器采集油套管的待测区域的压力数据，通过上述音频传感器采集油套管的待测区域的正常声波信号，通过对上述超声波信号、上述温度数据、上述压力数据和上述正常声波信号的处理与分析，可以进一步地保证对油套管的微小泄漏的及时发现，进一步地保证对油套管的微小泄漏点的准确定位。

根据本申请的再一种具体的实施例，如图2所示，上述信号调理电路300还包括温度信号调理电路307和压力信号调理电路308，上述温度信号调理电路307与上述温度传感器201电连接，上述压力信号调理电路308与上述压力传感器202电连接，上述放大和滤波电路305还包括放大和滤波子电路309，上述放大和滤波子电路309与上述音频传感器203电连接。上述诊断电路，通过将上述温度信号调理电路与上述温度传感器电连接，将上述压力信号调理电路与上述压力传感器电连接，将上述放大和滤波子电路与上述音频传感器电连接，进一步地保证了对采集的上述超声波信号、上述温度数据、上述压力数据和上述正常声波信号等上述实时信号的放大和滤波处理，便于上述对上述实时信号进行其他处理操作。

在实际的应用过程中，由于上述信号处理设备30和上述信号分析设备40对供电电源的需求不同，为了给上述信号处理设备30和上述信号分析设备40供电，保证其正常的工作，如图2所示，上述电源设备10包括交流电源100和供电电路101，其中，上述交流电源100与上述信号分析设备40电连接；上述供电电路101用于将交流电转换为直流电，上述交流电源100通过上述供电电路101与上述信号处理设备30电连接。

具体地，上述供电电路可以包括整流器，上述交流电源为220伏交流电源，上述交流电源直接给上述信号分析设备供电，上述整流器将上述交流电源的220伏交流电转换为24伏直流电对上述信号处理设备供电。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请提供了一种油套管微泄漏的诊断电路，上述的油套管微泄漏的诊断电路，包括上述电源设备、上述检测设备、上述信号处理设备和上述信号分析设备，上述检测设备检测上述油套管的上述待测区域的超声波信号等上述实时信号，上述信号处理设备接收上述实时信号，对上述实时信号依次进行放大、滤波和模数转化处理，并将处理后的上述实时信号进行存储和发出，上述信号分析设备接收处理后的上述实时信号，并输出处理后的上述实时信号的曲线图。上述油套管微泄漏的诊断电路，通过采集油套管的待测区域的超声波信号，并对上述超声波信号进行上述处理，得到上述超声波信号的曲线图，通过分析上述曲线图，可以在油套管发生微小泄漏的情况下较为准确的确定油套管的泄漏点，解决了现有技术中无法检测到油套管微小泄漏点的问题，保证了在油套管发生微小泄漏时即可发现并且可以较为准确地诊断出泄漏点的位置，便于后续及时对油套管的泄漏做出处理。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。