【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及油田水源井連續供水用于水驅、化學驅采油中，用于水源井采水的裝置結構，具體為用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置及其定量采水方法。
技術介紹
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技術介紹
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1、隨著我國大多數油田進入開發中后期，通過注水補充地層能量的水驅采油技術及注入化學劑溶液提高采收率的化學驅采油技術得到了廣泛的應用。對于采用水驅采油的油田區塊，水源井是油田開發過程中注入水的主要來源，對于采用化學驅采油的油田區塊，水源井主要用于提供低礦化度的清水而與化學劑干粉混合配制母液，母液經熟化、稀釋調配后注入地層實現驅油。
2、油田傳統水源井主要是通過潛水泵與揚水管道的組合結構進行采水，借助揚水管道將潛水泵固定在井內，并將地下水輸送至地面。這種采水方式要求每口水源井需要下入一根滿足長度需求的揚水管道，水源井數增多時，管材需求量大，且揚水管道的腐蝕問題嚴重影響到水源井的使用壽命。此外，油田現有的水源井采水裝置難以實現對水源井液位的動態監測，當水源井液位下降時，潛水泵空載的現象時有發生，這不但存在著電能浪費的問題，而且會嚴重影響潛水泵的服役壽命，導致水源井修井周期縮短、費用增加，從而造成水源井供水不足、不穩定的問題出現，直接影響油田開發。對于采用化學驅采油的油田區塊，由于不同區塊的儲層地質特征與地層壓力存在差異，化學劑只有在特定濃度下才會發揮最佳的驅油效果，這便要求油田生產過程中需根據實際情況調配化學劑母液的濃度。例如，針對聚合物驅，通常，油田主要通過聚合物干粉與清水在溶解罐內以一定比例混合的方式調配聚合物母液濃度，溶解罐內的清水注
技術實現思路
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技術實現思路
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1、本專利技術的一個目的是提供用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，這種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置用于解決現有技術中通過潛水泵與揚水管道的組合結構進行采水，存在對管材需求量大、水源井設施壽命短的問題；本專利技術的另一個目的是提供用于水源井的無管連續采水智能封隔器定量采水方法，以用于解決水源井液位的動態監測和智能定量采水的難題。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：這種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置包括封隔器、觸發裝置、潛水泵、流量傳感器、超聲波的發射/接收模塊、智能控制系統，觸發裝置位于井筒套管內，觸發裝置下端固定連接傳動桿，傳動桿下端連接排水閥，排水閥位于封隔器腔體內，封隔器外殼頂端中心具有傳動桿孔，傳動桿孔外側周向均勻布置扇形排水孔，排水閥的閥板由扇葉沿圓周均勻布置形成，排水閥用于打開或關閉扇形排水孔；傳動桿上端安裝對稱的止動鉸鏈，雙臂杠桿與該對止動鉸鏈上端鉸接，該對止動鉸鏈下端鉸接一對卡瓦，雙臂杠桿上端固定滑動滾輪，滑動滾輪沿井筒套管內壁上下滾動，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定連接潛水泵排出噴嘴，潛水泵與地面上的變頻器連接，變頻器連接智能控制系統，井筒套管上端連接出水管線，出水管線上設置流量傳感器，超聲波的發射/接收模塊設置于封隔器下。
3、上述方案中傳動桿上端設置有雙臂杠桿限位板，雙臂杠桿底端一側卡在雙臂杠桿限位板上，雙臂杠桿底端另一側與止動鉸鏈鉸接；傳動桿還設置有止動鉸鏈座，止動鉸鏈座位于雙臂杠桿限位板下方，止動鉸鏈通過止動鉸鏈座安裝，卡瓦側頂角卡在止動鉸鏈座底面下。
4、上述方案中封隔器由上封隔器和下封隔器組成，每個封隔器的膠桶通過封隔器外殼固定，膠桶與封隔器腔體通過封隔器中心管相通，上封隔器內腔底設置有中心孔，帶孔鞍座自然落坐在中心孔上，帶孔鞍座下端伸入到下封隔器腔體中；超聲波的發射/接收模塊設置于下封隔器的底面下。
5、上述用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法：
6、智能控制系統采用stm32f103c8t6單片機作為中心控制芯片，其電源模塊、按鍵控制模塊、顯示模塊、通信模塊、溫度采集單元、寄存器模塊與超聲波發射/接收模塊構成超聲波測距系統，超聲波發射模塊、接收模塊與被測液面之間的距離：
7、
8、式中，s為超聲波發射位置與被測液面之間的間距，m；c為當前環境下的聲速，m/s；t1+t2+t3+...+tn為相同位置測量n次往返單次的計時，s；
9、聲速的表達式為：
10、c＝331.45+0.607t(2)
11、式中，t為熱力學溫度，k；
12、智能控制系統通過其電源模塊、按鍵控制模塊、顯示模塊、通信模塊、寄存器模塊、驅動單元與流量傳感器構建定量采水控制系統，通過按鍵控制模塊開啟定量采水并輸入供水需求量，流量傳感器計量流過出水管線的累計流量，通信模塊將累計流量數據傳輸至stm32單片機，供水需求量與出水管線累計流量之間的偏差值輸入智能算法進行運算，計算值作為控制信號操控驅動單元，實時控制供水過程中潛水泵運行功率以實現定量采水；
13、δu(k)％＝pδe(k)％+ie(k)％+d[δe(k)％-δe(k-1)％],δuk％∈(0,1)(11)
14、δu(k)％為變頻器的輸入信號調控異步電動機的輸出功率，其大小決定著潛水泵的運行功率，δu(k)％＝1時，潛水泵全功率運行；δu(k)％＝0時，流過出水管線的累計流量等于供水需求量，潛水泵停止運行；δu(k)為pid輸出增量值；p為比例系數；i為積分系數；d為微分系數；p、i、d均為0至1內的小數；k為采樣序號；e為偏差；
15、通過按鍵控制模塊開啟定量采水，并輸入供水需求量，在無人操控的條件下實現智能定量采水。
16、上述方案中stm32f103c8t6單片機自帶adc、dac轉換器，進行數字信號與模擬信號之間的相互轉換，實現生產過程中的數據采集與智能控制。
17、上述方案中流量傳感器測得的累計流量數據與超聲波接收模塊接收的超聲波信號均轉換為4～20ma的電信號輸入智能控制系統。
18、上述方案中封隔器選用雙膠桶組合式結構，膠桶的最大外徑尺寸根據井筒套管直徑選擇，膠桶外傾角度為45°。
19、上述方案中連通封隔器中心管與膠桶的出水孔直徑為10mm。
20、有益效果：
21、1、本專利技術利用井筒套管和封隔器將水源井地下水采到地面，實現水源井無揚水管道連續采水，以最大限度減少管材消耗、提高水源井使用壽命，同時有效避免了水源井停泵、關閥時發生水擊現象對潛水泵和管路產生損害。此外，以井筒套管代替揚水管道的采水方式可顯著降低采水過程中水流速度，降低管道沿程摩擦阻力，減少采水過程中的壓力損失，提高潛水泵運行效率、降低能耗。
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【技術保護點】
1.一種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：這種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置包括封隔器、觸發裝置、潛水泵、流量傳感器、超聲波的發射/接收模塊、智能控制系統，觸發裝置位于井筒套管內，觸發裝置下端固定連接傳動桿，傳動桿下端連接排水閥，排水閥位于封隔器腔體內，封隔器外殼頂端中心具有傳動桿孔，傳動桿孔外側周向均勻布置扇形排水孔，排水閥的閥板由扇葉沿圓周均勻布置形成，排水閥用于打開或關閉扇形排水孔；傳動桿上端安裝對稱的止動鉸鏈，雙臂杠桿與該對止動鉸鏈上端鉸接，該對止動鉸鏈下端鉸接一對卡瓦，雙臂杠桿上端固定滑動滾輪，滑動滾輪沿井筒套管內壁上下滾動，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定連接潛水泵排出噴嘴，潛水泵與地面上的變頻器連接，變頻器連接智能控制系統，井筒套管上端連接出水管線，出水管線上設置流量傳感器，超聲波的發射/接收模塊設置于封隔器下。
2.根據權利要求1所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：所述傳動桿上端設置有雙臂杠桿限位板，雙臂杠桿底端一側卡在雙臂杠桿限位板上，雙臂杠桿底端另一側與止動鉸鏈鉸接；傳動桿還設置有止動鉸
3.根據權利要求2所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：所述封隔器由上封隔器和下封隔器組成，每個封隔器的膠桶通過封隔器外殼固定，膠桶與封隔器腔體通過封隔器中心管相通，上封隔器內腔底設置有中心孔，帶孔鞍座自然落坐在中心孔上，帶孔鞍座下端伸入到下封隔器腔體中；超聲波的發射/接收模塊設置于下封隔器的底面下。
4.一種權利要求3所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法，其特征在于：所述智能控制系統采用STM32F103C8T6單片機作為中心控制芯片，其電源模塊、按鍵控制模塊、顯示模塊、通信模塊、溫度采集單元、寄存器模塊與超聲波發射/接收模塊構成超聲波測距系統，超聲波發射模塊、接收模塊與被測液面之間的距離：
5.根據權利要求4所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法，其特征在于：所述STM32F103C8T6單片機自帶ADC、DAC轉換器，進行數字信號與模擬信號之間的相互轉換，實現生產過程中的數據采集與智能控制。
6.根據權利要求5所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法，其特征在于：所述流量傳感器測得的累計流量數據與超聲波接收模塊接收的超聲波信號均轉換為4～20mA的電信號輸入智能控制系統。
7.根據權利要求6所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法，其特征在于：所述封隔器選用雙膠桶組合式結構，膠桶的最大外徑尺寸根據井筒套管直徑選擇，膠桶外傾角度為45°。
8.根據權利要求7所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置定量采水方法，其特征在于：所述連通封隔器中心管與膠桶的出水孔直徑為10mm。
...【技術特征摘要】
1.一種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：這種用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置包括封隔器、觸發裝置、潛水泵、流量傳感器、超聲波的發射/接收模塊、智能控制系統，觸發裝置位于井筒套管內，觸發裝置下端固定連接傳動桿，傳動桿下端連接排水閥，排水閥位于封隔器腔體內，封隔器外殼頂端中心具有傳動桿孔，傳動桿孔外側周向均勻布置扇形排水孔，排水閥的閥板由扇葉沿圓周均勻布置形成，排水閥用于打開或關閉扇形排水孔；傳動桿上端安裝對稱的止動鉸鏈，雙臂杠桿與該對止動鉸鏈上端鉸接，該對止動鉸鏈下端鉸接一對卡瓦，雙臂杠桿上端固定滑動滾輪，滑動滾輪沿井筒套管內壁上下滾動，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定連接潛水泵排出噴嘴，潛水泵與地面上的變頻器連接，變頻器連接智能控制系統，井筒套管上端連接出水管線，出水管線上設置流量傳感器，超聲波的發射/接收模塊設置于封隔器下。
2.根據權利要求1所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：所述傳動桿上端設置有雙臂杠桿限位板，雙臂杠桿底端一側卡在雙臂杠桿限位板上，雙臂杠桿底端另一側與止動鉸鏈鉸接；傳動桿還設置有止動鉸鏈座，止動鉸鏈座位于雙臂杠桿限位板下方，止動鉸鏈通過止動鉸鏈座安裝，卡瓦側頂角卡在止動鉸鏈座底面下。
3.根據權利要求2所述的用于水源井的無管連續采水智能封隔器裝置，其特征在于：所述封隔器由上封隔器和下封隔器組成，每個封隔器的膠桶通過封隔器外殼固定，膠桶與封隔器腔體通過封隔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：畢永斌，朱家瑋，鐘會影，靖可毓，王群，王志華，
申請(專利權)人：東北石油大學，
類型：發明
國別省市：
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