CN205028093U - 注水遥控稳流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于油田信息化技术领域，具体提供了一种注水遥控稳流装置，包括进口端以及出口端，还包括流量传感器、流量自控仪、电动调节阀；流量传感器设于进口端处，流量传感器与流量自控仪电连接将流量信号传输给流量自控仪；电动调节阀设于流量传感器和出口端之间；流量自控仪与电动调节阀电连接，控制调节电动调节阀。本实用新型将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，还可远程调节水井的配注量，实现远程控制，具有技术先进、配套成本低，可靠性高等优势。
Description
技术领域
本实用新型属于油田信息化技术领域，涉及油田注水自动化控制***，具体是一种注水遥控稳流装置。
背景技术
随着油田开发的不断深化，作业标准化和管理精细化程度也越来越高，注水工艺也在发生改变，精确控制地层注水量，合理控制地层压力，对于高效采油、稳产和增产意义重大。
目前，油田在注水控制方面,采用注水稳流设备采集和控制流量参数，通过数字化配置的协议箱、RTU进行数据处理和远程控制，从而实现远程精确注水，由于现有模式复杂、RTU生产厂家协议不同，导致稳流阀组间及数字化***可靠性不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，将现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，进行远程调节水井的配注量，实现远程控制。
为此，本实用新型提供了一种注水遥控稳流装置，其技术方案是：注水遥控稳流装置，包括进口端以及出口端，还包括流量传感器、流量自控仪以及电动调节阀；所述流量传感器设于进口端处，流量传感器与流量自控仪电连接将流量信号传输给流量自控仪；所述电动调节阀设于流量传感器和出口端之间；所述流量自控仪与电动调节阀电连接，用以控制调节电动调节阀。
上述进口端还设有与流量自控仪电连接将压力信号传输给流量自控仪的压力变送器。
上述电动调节阀包括阀体、阀芯以及驱动电机，所述阀芯密封并套设于阀体内，阀体与出口端连通，阀芯与驱动电机的转轴固定连接；所述阀体承受不低于1.5倍额定压力，所述驱动电机采用单相交流异步电机，驱动电压为交流220V，驱动功率为100W。
上述流量自控仪包括主控制器，主控制器通过RS485电路与无线通信模块电连接；所述主控制器通过驱动电路与驱动电机电连接；主控制器还分别与流量传感器、显示器以及操作键盘电连接，流量传感器和显示器分别与外接电源电连接连接。
上述主控制器是CPU，其型号是：Atmega128。
上述流量传感器采用磁电式流量传感器。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种注水遥控稳流装置能够将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，能够将现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，还可远程调节水井的配注量，实现远程控制，具有技术先进、配套成本低，可靠性高等优势。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2电动调节阀构成图；
图3流量自控仪构成图；
图4是本实用新型的控制原理图；
图5通过井场RTU进行数据远传方案；
图6TCP/ModBus转换器远传方案。
附图标记说明：1、进口端；2、出口端；3、流量传感器；4、流量自控仪；5、电动调节阀；5.1、驱动电机；5.2、阀芯；5.3、阀体。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本实用新型提供了一种注水遥控稳流装置，包括进口端1以及出口端2，还包括流量传感器3、流量自控仪4以及电动调节阀5；所述流量传感器3设于进口端1处，流量传感器3与流量自控仪4电连接将流量信号传输给流量自控仪4；所述电动调节阀5设于流量传感器3和出口端2之间；所述流量自控仪4与电动调节阀5电连接，用以控制调节电动调节阀5。本实施例减少了传统阀组数据传输的途径，有利于提高数据传输的可靠性，使得数据不再通过数据库中转，数据实时性好；将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，还可远程调节水井的配注量，实现远程控制，具有技术先进、配套成本低，可靠性高等优势。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述流量传感器3采用磁电旋涡式流量传感器，该流量传感器流量测量精度高，尤其适合小流量测试，没有运动机构，传感器寿命长；传感器敏感部分体积很小，基本不存在截流效应；传感器部分拆装方便，便于流量检定。所述进口端1还设有与流量自控仪4电连接将压力信号传输给流量自控仪4的压力变送器。如图2所示，所述电动调节阀5包括阀体5.3、阀芯5.2以及驱动电机5.1，所述阀芯5.2密封并套设于阀体5.3内，阀体5.3与出口端2连通，阀芯5.2与驱动电机5.1的转轴固定连接；所述阀体5.3承受不低于1.5倍额定压力，所述驱动电机5.1采用单相交流异步电机，驱动电压为交流220V，驱动功率为100W。
所述流量自控仪4包括主控制器，该主控制器是CPU，其型号是：Atmega128。主控制器通过RS485电路经通讯接口与无线模块电连接；所述主控制器通过驱动电路与驱动电机5.1电连接；所述主控制器还分别与流量传感器、显示器以及操作键盘电连接，流量传感器和显示器分别与外接电源电连接连接。驱动电路即驱动电机的驱动电路，为现有技术电路，这里不再详述。其中主控制器、RS485电路以及与外接电源连接并供电给显示器和流量传感器的电源电路集成在流量自控仪4内的主控板，用来实现流量自控仪数据采集；显示器和操作键盘集成在流量自控仪4的显示操作板上，用来实现数据的显示；驱动电路、通讯接口、电机接口以及电源接口集成在流量自控仪4内部的驱动板上，驱动电路用来实现电机控制功能；所述主控板将流量传感器检测到的信号进行放大、整形，使信号成为方波，便于处理器采集的信号；所述显示器为液晶显示器，其用来显示当前流量、累积流量和注水压力数据，所述显示操作板还设有在人机接口上具备操作按键和红外接收头可以实现按键设置和红外遥控器设置两种方式来操作设备的两部分电路，可以实现设置设备地址、流量期望值以及设备工作模式；所述驱动板上设有控制电动调节阀5的电机驱动器，所述电机驱动器与主控板的通讯采用光电隔离方式；所述流量自控仪4还设有与上位机进行无线通讯的zigbee或者433M无线通信模块。流量自控仪基本构成如图3所示。
以下详述本实用新型的原理及技术特点：
1、本实用新型提供的注水遥控稳流装置的原理
***的主要功能：将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，还可远程调节水井的配注量，实现远程控制。
本实用新型安装在管网的阀组间内部，是阀组间核心。一台阀组间内部可安装多套注水遥控稳流装置，向多口注水井配注。
本注水遥控稳流装置是实现注水量的精确调节和自动稳流的机电一体化设备，该设备主要由高精度流量传感器、流量自控仪、电动调节阀等几部分构成，如图1所示。
流量传感器能精确测量当前注水流量，在输入注水工艺要求的注水量参数（预调流量）后，通过流量自控仪对电动调节阀进行自动调节，直到实际流量与预设流量达到误差允许范围后结束调整。当地层压力、水源压力等发生变化使实际注水量改变时，设备又能再次起动调节，使流量稳定在误差范围内，避免了人工现场调节。流量调节原理如图4所示。
本注水遥控稳流装置内部有2路模拟量采集接口，在流量测试和控制的同时，还能测量水源压力和注入水井的压力。测试数据（流量、压力）还可以通过通讯接口和数字化平台传送到监控室（如增压点等），实现注水井远程监控。
2、产品的技术特点
本实用新型采用了先进的传感器技术和机电控制技术的结合，充分考虑了油田地理环境、地质条件、水源质量等实际情况，重点克服了现有产品的使用缺陷，主要特点和优势：
1）采用磁电旋涡式流量传感器。流量测量精度高，尤其适合小流量测试，没有运动机构，传感器寿命长；传感器敏感部分体积很小，基本不存在截流效应；传感器部分拆装方便，便于流量检定。
2）控制***内部自带协议转换箱功能，多台注水遥控稳流装置通讯端口并联，彻底改变了原阀组间内需要协议箱，才能与上位机才能通讯的模式，减少数据周转环节。即降低了成本，又提高了***可靠性。
3）已有技术方案为阀组数据通过井场RTU，传到终端工控机的RTU驱动软件上，由RTU驱动软件将数据写入数据库，再由数字化标准站控软件到数据库读取数据，如图5所示；本方案为阀组间外接TCP/ModBus转换器，由站控软件直接读取本稳流装置数据，并同时将数据写入数据库。原理如图6所示。本方案的主要优势为：
（1）减少了传统阀组数据传输的途径，避免了阀组数据通过RTU传输的数据冲突，有利于提高数据传输的可靠性；
（2）数据不再通过数据库中转，数据实时性好；
（3）数传通路与RTU分开，解决了故障排查困难，故障处理效率低的难题。
（4）控制***功能强大，中文操作显示界面，直观方便，解决了传统阀组采用仅能显示数字的液晶数码管，操作提示不直观的问题。
目前，已有近50套本实用新型的产品在现场进行了长达两年的试验和应用，效果良好。
3、重要部件实现方法
3.1流量传感器
采用磁电旋涡式流量传感器，流量测量精度高，尤其适合小流量测试，没有运动机构，传感器寿命长，传感器敏感部分体积很小，基本不存在截流效应，传感器部分拆装方便，便于流量检定等特点。
3.2电动调节阀
电动调节阀采用高强度合金材料制造，由阀体和阀芯构成。阀体生产工艺对阀体安全性至关重要，应能承受不低于1.5倍额定压力的试验压力。
电动阀的电机采用单相交流异步电机，驱动电压为交流220V，驱动功率为100W。采用行星轮减速器减速器来增大力矩，降低转速。
3.3压力变送器
压力变送器采用（4～20）mA电流信号输出的压力变送器，机械接口：M20*1.5外螺纹。
4、关键技术原理
4.1本注水遥控稳流装置电路构成
流量自控仪电路由：主控板、显示操作板、驱动板等三个电路板组成，这些电路板安装于流量自控仪主机中，实现流量自控仪数据采集、显示、传输及电机控制功能。
4.2主控板原理
主控板上具有流量传感器信号的处理电路，将流量传感器检测到的信号进行放大、整形，使信号成为方波，便于处理器采集。两路模拟量信号通过取样电路送到处理器的AD转换器，转换成为数字量，AD转换器为12位输出，最小分辩率可达到0.025%FS。
4.3显示操作板
显示操作板中所用显示器为128*64的点阵式图形液晶显示器，主要具备工程量数据现场显示和人机现场操作功能。在液晶显示器中，可以清晰的读取到当前流量、累积流量和注水压力等数据。
在人机接口上具备操作按键和红外接收头两部分电路，可以实现按键设置和红外遥控器设置两种方式来操作设备。对设备的设置功能主要有：设置设备地址、流量期望值、设备工作模式等。
4.4驱动板
驱动板由220V交流电直接供电，内置了变压、稳压器，可为主控板、核心板提供低压直流电源。电机驱动器为单相式异步电机供电，具备过流保护功能。与主控板的通讯采用光电隔离方式，可以有效保证设备安全。
4.5通讯接口
采用RS485通讯接口，阀组间内的多台稳流装置的通讯接口，可以并接在一起，与上位机进行通讯。通讯可采用有线或无线的两种方案，无线通讯可采用zigbee、433M两种无线模块。
本实用新型遵循标准MODBUS通讯协议，使用功能码3来读取分水器压力、管压、瞬时流量和累积流量等参数；使用功能码更改远程配注。
因此，本实用新型将水源井的高压水流，根据工艺要求精确地注入到水井中，现场的瞬时流量、累计流量、注水压力、水源压力等参数传输到终端，融入数字化管理平台，在此平台上，还可远程调节水井的配注量，实现远程控制，具有技术先进、配套成本低，可靠性高等优势。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.注水遥控稳流装置，包括进口端（1）以及出口端（2），其特征在于：还包括流量传感器（3）、流量自控仪（4）以及电动调节阀（5）；所述流量传感器（3）设于进口端（1）处，流量传感器（3）与流量自控仪（4）电连接将流量信号传输给流量自控仪（4）；所述电动调节阀（5）设于流量传感器（3）和出口端（2）之间；所述流量自控仪（4）与电动调节阀（5）电连接，用以控制调节电动调节阀（5）。
2.如权利要求1所述的注水遥控稳流装置，其特征在于：所述进口端（1）还设有与流量自控仪（4）电连接将压力信号传输给流量自控仪（4）的压力变送器。
3.如权利要求1所述的注水遥控稳流装置，其特征在于：所述电动调节阀（5）包括阀体（5.3）、阀芯（5.2）以及驱动电机（5.1），所述阀芯（5.2）密封并套设于阀体（5.3）内，阀体（5.3）与出口端（2）连通，阀芯（5.2）与驱动电机（5.1）的转轴固定连接；所述阀体（5.3）承受不低于1.5倍额定压力，所述驱动电机（5.1）采用单相交流异步电机，驱动电压为交流220V，驱动功率为100W。
4.如权利要求3所述的注水遥控稳流装置，其特征在于：所述流量自控仪（4）包括主控制器，主控制器通过RS485电路与无线通信模块电连接；所述主控制器通过驱动电路与驱动电机（5.1）电连接；主控制器还分别与流量传感器（3）、显示器以及操作键盘电连接，流量传感器（3）和显示器分别与外接电源电连接连接。
5.如权利要求4所述的注水遥控稳流装置，其特征在于：所述主控制器是CPU，其型号是：Atmega128。
6.如权利要求1所述的注水遥控稳流装置，其特征在于：所述流量传感器（3）采用磁电旋涡式流量传感器。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN109211341A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-15 | 荆州市明德科技有限公司 | 可在线自动标定的注水流量自控装置及标定方法 |
| CN109736760A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-10 | 大庆中联信实石油科技开发有限公司 | 一种注水井智能注水装置、注水***及其注入方法 |
| CN110761753A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-02-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 注水井注水指示曲线的测试***及其测试方法 |
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