论文部分内容阅读
[摘 要]为了提高产量实现稳产目标水驱开发成为目前我国油田开发的一种主体技术。但随着油田开发的深入，注水井数量和注水层数的不断增加，油田进入特高含水期后层间矛盾的加剧，注水合格率很难得到有效保持。现有水驱开发技术已很难满足当前油田开发形势的要求，注水技术向调配策略智能化方向发展。本文对注水井智能配水器各部分机械结构的本体进行了系统设计。
[关键词]智能；配水器；结构设计；
中图分类号：TE934.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0074-01
1.智能配水器应用的技术原理及优势
1.1智能配水器控制系统
井下智能配水器的应用核心是其控制系统，主要实现对井下配水器的智能化控制，通过终端机的软件管理系统可以设定流量控制阀流量数值以及设定对流量控制阀内的流量、压力、温度、电池电压等实际数据的监测周期并对压力、流量、温度等参数实行监测回传，根据设定值对流量进行自动调节以达到对井下各层段的配注要求。其在现有的桥式偏心分层配水管柱技术基础上，利用可调配水堵塞器、测控处理器和调节控制器，形成对接、调节、流量压力测试为一体的井下连续自动调节装置，实现在不投捞堵塞器情况下既可进行直观地测试调配又可以在井下自动智能调配，大大提高测调效率和准确性，使注水合格率得到长期保障。
1.2智能配水器的优势
智能配水技术和常规注水技术相比，主要优势有以下两点：①直读性：测试过程为可视化，可准确判断调配过程水量变化趋势，对调配过程起到直接指导作用，有效地提高了调配成功率；可准确判断井下仪器的工作状态，避免无效测试；②准确性：将常规递减法改为单层独立测试，降低测试误差，提高了测试精度；将常规分级水嘴改变为连续可调水嘴，降低单层合格水量误差；
2.智能配水器的结构设计
智能注水井井下部分采用的是桥式偏心分层注水工艺。采用偏心结构的智能配水器固定在注水井的注水层段中，整个配水器中央的中心管都是水流的通道，水流压力的大小由地面给水设备控制，流量由配水器内部的涡街流量计检测并通过电机控制水嘴开度来控制水流的大小，最后通过智能配水器主体侧面的注水孔注入到待注层段中，从而完成整个注水过程。智能配水器的整体机械机构如图1所示。
2.1上连接套设计
上连接套主要实现电能的无线传递功能，并且放置智能配水器的控制单元。中心管的长度为342mm，外径为48mm，和上连接套之间形成为长度342mm，宽度68mm的环形区域，智能配水器的环形控制板被放置在此空间内。整个控制电路完成对配水器的各项控制工作，主要包括电池组充电，
2.2配水器主体设计
智能配水器的主体采用偏心结构，如图2所示。传感器固定座固定压力计，两个通孔固定电池组，流量计固定座固定流量计。主体侧面有一个出水孔，水流流出后直接流入注水层段。
2.3下连接套设计
智能配水器所有的电能都由两组电池组供应，电池组分别安装在两个电池组固定座上，电池组通过电能无线传输充电。水通过入水孔流入涡街式流量计，流量计测得流量后将数据通过信号传输给单片机。信号线通过弯头连线器和电池组，再穿过智能配水器主体的通孔和中心管外侧的环形控制电路相连接。电机仓的电机调节入水孔开度的大小，从而实现水流量的调节。之后水流通过出水孔进入相应的注水层段。下连接套内部结构如图3所示。
3.配水器配套设备及技术
3.1流量计的选择
本文根据实际情况选择涡街式流量计，涡街式流量计的原理是将一根非流线型的旋涡发生体放置在流动的液体中，这样在液体流动的时候，在漩涡发生体的两侧会将液体交替地分离开，同时，会释放出两串相互交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比，从而测出流体流量。涡街流量计是一种最新的流量计，但是发展速度很快，现在已经成为通用的一类流量计。它的结构比较简单，适用的流体类型很多多，而且测量精度较高。但是使用时需要较长的一段直管。
3.2压力计的选择
智能配水器的压力传感器采用扩散硅为测量晶体的压电传感器，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
3.3无线电能传输
本文研制了一种非接触式电能转换设备。整个系統包括初级组件和次级组件两个部分，初级组件由初级电路，初级磁芯和初级绕组等部分组成，并且和外部电缆相连，然后对其进行初级胶封，最外面是一层塑料外壳。次级组件由次级电路，次级磁芯和次级绕组胶封而成，两个部分之间实现无线电能转换。电能通过电缆传输到初级绕组中，在井下通过非接触耦合的方式耦合到次级。然后，次级将电能传输给整流设备，将交流电变成直流电后给电池组充电。
根据井下的实际环境，配水器所有的部分都被设计成小直径。同时，将控制电路板设计成环形围绕中心管放置，电能的传输依赖于与无线电能传输通过测调仪从地面供给，同时存储在电池组中，保证井下设备的电能供应。测调仪一段连接电缆，从地面一直下放到配水器的中央管道中，并通过电机进行机械定位，完成充电和数据无线传输的工作。
参考文献
[1]孙焕志，郭世彬，金奇光等.新型分层注水工具及配套技术[J].油气田地面工程，2004，（05）： 11-12
[2]康兴妹，乔守武，宋志强，王哲.油田分层注水工艺技术的应用及发展[J].内蒙古石油化工，2008，（10）：87-92
[关键词]智能；配水器；结构设计；
中图分类号：TE934.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0074-01
1.智能配水器应用的技术原理及优势
1.1智能配水器控制系统
井下智能配水器的应用核心是其控制系统，主要实现对井下配水器的智能化控制，通过终端机的软件管理系统可以设定流量控制阀流量数值以及设定对流量控制阀内的流量、压力、温度、电池电压等实际数据的监测周期并对压力、流量、温度等参数实行监测回传，根据设定值对流量进行自动调节以达到对井下各层段的配注要求。其在现有的桥式偏心分层配水管柱技术基础上，利用可调配水堵塞器、测控处理器和调节控制器，形成对接、调节、流量压力测试为一体的井下连续自动调节装置，实现在不投捞堵塞器情况下既可进行直观地测试调配又可以在井下自动智能调配，大大提高测调效率和准确性，使注水合格率得到长期保障。
1.2智能配水器的优势
智能配水技术和常规注水技术相比，主要优势有以下两点：①直读性：测试过程为可视化，可准确判断调配过程水量变化趋势，对调配过程起到直接指导作用，有效地提高了调配成功率；可准确判断井下仪器的工作状态，避免无效测试；②准确性：将常规递减法改为单层独立测试，降低测试误差，提高了测试精度；将常规分级水嘴改变为连续可调水嘴，降低单层合格水量误差；
2.智能配水器的结构设计
智能注水井井下部分采用的是桥式偏心分层注水工艺。采用偏心结构的智能配水器固定在注水井的注水层段中，整个配水器中央的中心管都是水流的通道，水流压力的大小由地面给水设备控制，流量由配水器内部的涡街流量计检测并通过电机控制水嘴开度来控制水流的大小，最后通过智能配水器主体侧面的注水孔注入到待注层段中，从而完成整个注水过程。智能配水器的整体机械机构如图1所示。
2.1上连接套设计
上连接套主要实现电能的无线传递功能，并且放置智能配水器的控制单元。中心管的长度为342mm，外径为48mm，和上连接套之间形成为长度342mm，宽度68mm的环形区域，智能配水器的环形控制板被放置在此空间内。整个控制电路完成对配水器的各项控制工作，主要包括电池组充电，
2.2配水器主体设计
智能配水器的主体采用偏心结构，如图2所示。传感器固定座固定压力计，两个通孔固定电池组，流量计固定座固定流量计。主体侧面有一个出水孔，水流流出后直接流入注水层段。
2.3下连接套设计
智能配水器所有的电能都由两组电池组供应，电池组分别安装在两个电池组固定座上，电池组通过电能无线传输充电。水通过入水孔流入涡街式流量计，流量计测得流量后将数据通过信号传输给单片机。信号线通过弯头连线器和电池组，再穿过智能配水器主体的通孔和中心管外侧的环形控制电路相连接。电机仓的电机调节入水孔开度的大小，从而实现水流量的调节。之后水流通过出水孔进入相应的注水层段。下连接套内部结构如图3所示。
3.配水器配套设备及技术
3.1流量计的选择
本文根据实际情况选择涡街式流量计，涡街式流量计的原理是将一根非流线型的旋涡发生体放置在流动的液体中，这样在液体流动的时候，在漩涡发生体的两侧会将液体交替地分离开，同时，会释放出两串相互交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比，从而测出流体流量。涡街流量计是一种最新的流量计，但是发展速度很快，现在已经成为通用的一类流量计。它的结构比较简单，适用的流体类型很多多，而且测量精度较高。但是使用时需要较长的一段直管。
3.2压力计的选择
智能配水器的压力传感器采用扩散硅为测量晶体的压电传感器，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。
3.3无线电能传输
本文研制了一种非接触式电能转换设备。整个系統包括初级组件和次级组件两个部分，初级组件由初级电路，初级磁芯和初级绕组等部分组成，并且和外部电缆相连，然后对其进行初级胶封，最外面是一层塑料外壳。次级组件由次级电路，次级磁芯和次级绕组胶封而成，两个部分之间实现无线电能转换。电能通过电缆传输到初级绕组中，在井下通过非接触耦合的方式耦合到次级。然后，次级将电能传输给整流设备，将交流电变成直流电后给电池组充电。
根据井下的实际环境，配水器所有的部分都被设计成小直径。同时，将控制电路板设计成环形围绕中心管放置，电能的传输依赖于与无线电能传输通过测调仪从地面供给，同时存储在电池组中，保证井下设备的电能供应。测调仪一段连接电缆，从地面一直下放到配水器的中央管道中，并通过电机进行机械定位，完成充电和数据无线传输的工作。
参考文献
[1]孙焕志，郭世彬，金奇光等.新型分层注水工具及配套技术[J].油气田地面工程，2004，（05）： 11-12
[2]康兴妹，乔守武，宋志强，王哲.油田分层注水工艺技术的应用及发展[J].内蒙古石油化工，2008，（10）：87-92