成果名稱

注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

申

報(bào)

單

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名　　稱

勝利油田有限公司采油工藝研究院

通訊地址

山東省東營市西三路188號

郵政編碼

257000

聯(lián)系人

王   軍

電話（區(qū)號）

0546-8557201

電子信箱

傳真（區(qū)號）

成果完成單位

勝利油田有限公司采油工藝研究院

成果類別

新技術(shù)√　　　　　新工藝　　　　　新方法　　　　　新設(shè)計(jì)　　

新產(chǎn)品  　　　　　新材料　　　　　新品種　　　　　其　他

成果水平

國際領(lǐng)先　　　　  國際先進(jìn)√　　　國內(nèi)領(lǐng)先　　　　國內(nèi)先進(jìn)

成果來源

國家計(jì)劃　　　　  省部計(jì)劃√　　　其　他

成果評價(jià)方式

鑒　定　　　　  　驗(yàn)　收√　　　　專　利　　　  　其　他

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1、立項(xiàng)背景

我國石油資源在開采后期，由于地層壓力的下降，常采取注水方式來補(bǔ)充地層能量，以達(dá)到進(jìn)一步開采石油的目的。目前，國內(nèi)的注水技術(shù)主要是人工控制，每口注水井都安裝有高壓閥門、壓力表、高壓注水表。所用的注水閥門多為高壓閘閥或截止閥，開關(guān)時(shí)需要人工旋轉(zhuǎn)手輪，用來打開或關(guān)閉閥門。這些設(shè)備在實(shí)際中存在著許多的不安全因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）由于控制注水的高壓閥門多為閘閥或截止閥， 閥門在開、關(guān)時(shí)，存在磨損，特別是在高壓下易導(dǎo)致密封失效，造成滲漏，有的甚至出現(xiàn)絲桿飛出傷人或毀壞設(shè)備，造成不安全事故。

（2）大部分油田注水壓力都在10Mpa以上，部分油田注水壓力超過40 Mpa，人工調(diào)節(jié)極不安全。

（3）電網(wǎng)波動(dòng)或者注水泵站出現(xiàn)異常，造成注水井壓力的波動(dòng)，有時(shí)會(huì)引起注水管線破裂，如操作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則會(huì)損壞生產(chǎn)設(shè)備，影響了注水的正常生產(chǎn)。

（4）由于人工控制的時(shí)間滯后效應(yīng)，不能對注水出現(xiàn)的異常情況及時(shí)處理，特別是夜間，由于壓力波動(dòng)，操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出處理，造成注水井失控或注水井“倒灌”，有的造成注水井出砂。這種現(xiàn)象嚴(yán)重影響了油田的穩(wěn)定開發(fā)和安全生產(chǎn)。

（5）注水井注水流量人工調(diào)節(jié)，程序繁鎖。

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2、成果特點(diǎn)

在減少了人工調(diào)節(jié)閥門的工作量；避免了由于注水壓力高，人員操作危險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，達(dá)到了注水井配注要求的低限壓力，使注水量保持平穩(wěn)；在油壓小于注水井啟動(dòng)壓力時(shí)可實(shí)現(xiàn)閥門自動(dòng)關(guān)閉，避免油層回吐，保證了注水井的安全生產(chǎn)。主要有以下特點(diǎn)：

（1）目前，國外在注水井自動(dòng)監(jiān)控方面，著重點(diǎn)是以開發(fā)監(jiān)視控制系統(tǒng)軟件為主，只是對壓力、流量監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸，與我們研制的全自動(dòng)監(jiān)視控制裝置完全不同，我們的重點(diǎn)是當(dāng)注水壓力高時(shí)，為了減少注水井現(xiàn)場操作人員的危險(xiǎn)，減少操作人員工作量，而開發(fā)的一種全自動(dòng)監(jiān)視控制注水井流量的裝置，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)注水流量，是機(jī)電一體化的整體裝置。

（2）我國常用電動(dòng)閥主要是通斷二位控制方式，即只能控制流體的通斷，不能連續(xù)調(diào)節(jié)流量大小，而本產(chǎn)品可以連續(xù)調(diào)節(jié)流量大小。

    （3）本系統(tǒng)中帶有閥門開度顯示機(jī)構(gòu)，可以直觀的顯示閥門開關(guān)的大小。

    （4）我們控制閥門開度的程序采用PID算法。

3、創(chuàng)新性

（1） 雙流閥調(diào)節(jié)技術(shù)：雙流閥調(diào)節(jié)裝置主要由雙流調(diào)節(jié)閥、閥門開度顯示機(jī)構(gòu)組成。調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)了兩塊各帶有二個(gè)圓孔的磨輪相對作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過改變介質(zhì)流通的截面積,進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。從開到關(guān)只需旋轉(zhuǎn)手柄90°就可實(shí)現(xiàn)，而且一對磨輪的工作密封平面始終緊貼在一起，操作起來輕松平穩(wěn)，不會(huì)引起震動(dòng)和發(fā)出噪音。每當(dāng)閥門開閉一次，還能將殘留在工作密封面上的污垢徹底清除一次，避免了雜物進(jìn)入兩工作密封面之間而損傷密封面。閥門開度顯示機(jī)構(gòu)固定在高壓流體閥的頂端，刻度盤是透明的，指針固定在限位連軸的開關(guān)觸塊上與閥桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能正確顯示閥門的開度。

（2） 單片機(jī)控制調(diào)節(jié)技術(shù)：它是注水井智能監(jiān)控裝置的控制中心，其工作原理是單片機(jī)系統(tǒng)接收人工設(shè)定的參數(shù)，并與減速機(jī)輸出機(jī)構(gòu)的位置反饋信號以及雙流閥后端壓力流量傳感器輸出壓力、流量反饋信號，進(jìn)行比較，通過PID算法，輸出電機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制信號。以位置信號通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，減速機(jī)力矩傳遞，到雙流閥變成閥體轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)度。

（3） 將雙流閥專利技術(shù)和先進(jìn)單片機(jī)控制技術(shù)合成一體研制成機(jī)電

一體化裝置^­­＿＿注水井注水狀況自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),成功地解決了油田高壓注水

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人工控制不安全的問題。

4、成果水平

經(jīng)科技查新，自行設(shè)計(jì)的雙流調(diào)節(jié)閥、注水井全自動(dòng)監(jiān)視控制機(jī)電一體化裝置未檢索到相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，并于2001年12月經(jīng)勝利油田有限公司組織鑒定，一致認(rèn)為該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，安全可靠，流量調(diào)節(jié)靈活、精確，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

5、應(yīng)用情況及推廣前景

從現(xiàn)場應(yīng)用情況看：注水井自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對整個(gè)配水間或單井來說能真正起到自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，注水流量能夠自動(dòng)控制在配注范圍之內(nèi)，較好地解決了注水井人工監(jiān)控工作量大；注水壓力高操作危險(xiǎn)；停注或注水干線壓力下降后，注入水倒流造成地層出砂；人工控制精度差；注水量調(diào)節(jié)難度大等問題，深得崗位工人的厚愛。

注水井智能監(jiān)控裝置使用壽命長，勝利油田有限公司純梁采油廠L44-5井從安裝到目前已20多個(gè)月沒有出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，充分證明了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的雙流調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)。自2000年7月進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)以來，已在勝利油田有限公司東辛采油廠和純梁采油廠9座配水間82口井上安裝應(yīng)用，累積注水70多萬方，最長使用時(shí)間已達(dá)20個(gè)月,目前仍運(yùn)轉(zhuǎn)正常。實(shí)踐證明，注水井智能監(jiān)控裝置是一種自動(dòng)化程度高，流量調(diào)節(jié)線性好，安全可靠，壽命長的新型注水裝置，今后必將在我國的石油礦場大力應(yīng)用，為石油工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。