CN102287173B - 井口光电遥感自控滴注系统及井口光电遥感自控滴注方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井口光电遥感自控滴注系统和井口光电遥感自控滴注方法，该系统包括如下部分：罐体，用来存储要加注的药剂；电磁阀，用来定量地从所述罐体输出药剂，从而进行加注；控制装置，与上述各部分电连接，用来遥感、自动控制所述电磁阀的输出的启动和停止、以及开度；太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能；蓄电池，用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能，从而对系统各部分供电；其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制所述罐体的温度。本发明集成以上设备，实现定时定量自动连续和全天候加注、无人看守远程控制，保证了加注效果，降低了工人的劳动强度及作业成本。

Description

井口光电遥感自控滴注系统及井口光电遥感自控滴注方法

技术领域

本发明涉及油气井泡沫排水采气、油气井甲醇滴注领域，具体涉及井口光电遥感自控滴注系统及井口光电遥感自控滴注方法，其可被应用于油田边远井，特别是草原、沙漠等供电困难、无人值守的边远地区油(气)水井自动加注泡排剂使用。

背景技术

目前，随着国内气田的大开发脚步的快速迈进，气井勘探、开发、生产中出现的问题也日益显现，特别是气田生产井出水问题，气井地层出水后，将降低气井产能，减少气藏可采储量，增加生产管理难度，缩短气藏稳产年限，降低气藏的采收率，从而影响气藏的整体开发效益。因而，在气田推广排水采气工艺技术就显得越来越重要。国内大部分气田单井(尤其是边远井)加注主要采用人工加注或用加注车的方式进行排水采气，尚未出现成熟的自动化生产设备，但是由于国内油气田井位比较分散，且数量又大，如果所有低产井每天进行人工加注起泡剂，就需要组建一支十分庞大的专业服务车队，同时存在人工劳动强度大等缺陷，同时无疑将消耗大量的能源，而且制造大量的尾气排放。显然这是不符合产业自动化和环保理念的。

发明内容

由上所述，目前市场上现有的加注装置(例如，平衡罐滴注泡排装置)具有如下缺点：

1、控制部分为手动阀门，无法进行自动、远程控制，消耗人力过大；

2、由于无法随时控制加注流量，加注口通常较小，因此容易造成加注口堵塞。

本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而研发出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供了一种井口光电遥感自控滴注系统，包括以下部分：罐体，用来存储要加注的药剂；电磁阀，用来定量地从所述罐体输出药剂，从而进行加注；控制装置，与上述各部分电连接，用来遥感、自动控制所述电磁阀的输出的启动和停止、以及开度；太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能；蓄电池，用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能，从而对系统各部分供电；其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制所述罐体的温度。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于所述井口光电遥感自控滴注系统的井口光电遥感自控滴注方法，包括以下步骤：a、所述控制装置根据来自所述药剂量传感器的信号而判断所述罐体中的当前药剂量是否小于低点阈值；b、若当前药剂量不小于低点阈值、且当前处于预定的加注时段，则所述控制装置向所述电磁阀发出命令，进行加注操作；c、若当前药剂量小于低点阈值，则所述控制装置通知所述远程监控端，以提醒向所述罐体中补充药剂；以及d、若在判断当前药剂量小于低点阈值之后超过预定时段仍未补充药剂、或者当前药剂量小于预定的临界阈值，则所述控制装置关闭所述井口光电遥感自控滴注系统，并通知所述远程监控端。

本发明的优点：

根据本发明的井口光电遥感自控滴注系统具有如下优点：

1、罐体可采用双罐体设计，安装方便快捷；

2、控制部分利用有线和/或无线通信网络信号(例如，GSM、CDMA等制式)来进行远程控制，同时可按照预定时间进行定时定量控制，大大减少了施工人员上井次数，降低了成本；

3、实现全天候自动远程控制，可根据加注流量数据而实时调整加注口的开度，从而使加注口不易堵塞，并保持加注的连续性和可靠性。

根据本发明的井口光电遥感自控滴注系统及井口光电遥感自控滴注方法采用时间控制和远程控制等多种方式的结合，其中时间控制可以定时定量加注，而远程控制可以根据远程的命令随时控制加注启停，以实现自动化控制无人值守的目的。从而，本发明实现了定时定量、自动、连续和全天候加注、无人看守远程控制，保证了加注效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，并通过设计温控模块解决了沙漠等地区昼夜温差大和北方冬季寒冷的问题，从而避免温度变化造成泡排剂性能变化，现场应用效果显著。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的井口光电遥感自控滴注系统的示意图。

图2是根据本发明的实施例的以单罐体平衡罐为示例的井口光电遥感自控滴注系统的结构的示意图。

图3是根据本发明的实施例的以双罐体平衡罐为示例的井口光电遥感自控滴注系统的结构的示意图。

图4是根据本发明的实施例的井口光电遥感自控滴注系统的控制装置的示意图。

图5是根据本发明的实施例的用于井口光电遥感自控滴注系统的井口光电遥感自控滴注方法的流程图。

具体实施方式

将通过参考上述附图，通过以下对于实施例的描述来进一步理解本发明。

图1是根据本发明的实施例的井口光电遥感自控滴注系统100的示意图。如图1所示，根据本实施例的井口光电遥感自控滴注系统100主要包括罐体1、电磁阀2、控制装置3、太阳能光伏组件4、蓄电池5、逆变器6。罐体1用来存储要加注的药剂。电磁阀2用来定量地从所述罐体输出药剂，从而进行加注。控制装置3与上述罐体1和电磁阀2电连接，用来遥感、自动控制所述电磁阀2的输出的启动和停止，等等。

图2是根据本发明的实施例的以单罐体平衡罐为示例的井口光电遥感自控滴注系统100的结构的示意图。

如图2所示，平衡罐的罐体1A采用单罐体设计。作为示例，单个罐体整体设计长度为2.4米，内径0.4米，外径0.464米，容积为0.3立方米。设计压力10Mpa。

罐体1A的顶部的上侧有多个开口，分别布置有：放空/加药口11、压力表12、安全阀13及平衡气口14。

罐体1A的下部的下表面开口，引出并分别布置有高压球阀15、电磁阀2、控制装置3、滴药口16。

图3是根据本发明的实施例的以双罐体平衡罐为示例的井口光电遥感自控滴注系统100的结构的示意图。

如图3所示，平衡罐的罐体1B采用双罐体设计。作为示例，单个罐体总长度2米，内径0.31米，外径0.374米，容积为0.15立方米，设计压力10Mpa。在双罐体设计下，总承压等级能够提高到16Mpa。

两个罐体的顶部的上侧通过高压钢管连通，并在高压钢管上有多个开口，分别布置有：放空/加药口11、压力表12、安全阀13及平衡气口14。

两个罐体的下部同样采用高压钢管连通，且在高压钢管的中部开口，引出并分别布置有高压球阀15、电磁阀2、控制装置3、滴药口16。

所述罐体1(1A或1B)还可安装有药剂量传感器17，用来感测所述罐体的当前药剂量，当所述罐体的药剂量到达预定的低位阈值时，向所述控制装置传递报警信号，所述控制装置3通过有线和/或无线通信网络(例如，通过短信)向远程监控端报警，即，通知补充药剂。当在预定时间内未给罐体补充药剂时、或者当罐体的液位到达预定的临界阈值时，液位传感控制器17通知控制装置3关断本系统。

太阳能光伏组件4可采用多晶硅太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能。根据使用地区气温低且温差大、冬夏季光照时间差别大特点，可选择市面上已有的各型号组件。太阳能光伏组件4的太阳能利用率在17％以上，太阳能光伏组件4的太阳能板表面采用有机钢化玻璃制造，可在暴雨、冰雹、强风沙等各种恶劣天气状况下保护太阳能光伏组件4，使其正常工作。

蓄电池5用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件4的电能。蓄电池5可采用免维护太阳能专用电池，为增加耐高低温性能，可配置由RC13-A预热装置、KS011温控闭端等组成的温控模组。

逆变器6用来将来自蓄电池的直流电转换为交流电，并将转换后的交流电提供给电磁阀2、以及系统内的其它设备。逆变器6可采用光伏专用逆变器，纯正弦波，空载损耗小于5W，功率因数85％以上，在0～90％湿度下不结霜，适应室外恶劣环境长期工作。逆变器6的容量例如为3000W，并具有过压关断、欠压关断、欠压报警、过温保护、过流保护、短路保护、自动恢复、工作指示和故障指示等功能。

需要说明的是，上述说明仅为示例，本系统可以按照需要增加或者删除各个组件，或者对各个组件进行不同的组合。例如，逆变器6是本系统的可选组件，在系统内的设备为对功率要求不高的直流设备的情况下，也可以省略逆变器6。

此外，在气候条件适合的地区，该系统还可以加装风力发电设备作为补充能源，从而可以进一步提高该系统在无公共电网供电的情况下的持续工作时间。

图4是根据本发明的实施例的井口光电遥感自控滴注系统100的控制装置3的示意图。如该图所示，控制装置3主要包括时间控制器31、远程控制器32、温控模块33。

时间控制器31控制井口光电遥感自控滴注系统100的启动和停止、以及其它操作。例如，时间控制器31可控制电磁阀2在每天固定时间启动及停止操作，从而使井口光电遥感自控滴注系统100根据需要在特定的时间段工作。例如，时间控制器31可设定每天10个时间点的电磁阀2的启动、停止操作，并控制电磁阀2的开度，从而实现对加注的无人值守自动控制。

远程控制器32通过接收来自远程监控端的信号，对电磁阀2进行启动和停止操作。例如，远程监控端可通过有线和/或无线通信网络信号(例如，GSM、CDMA等制式)来向远程控制器32传输控制电磁阀2的启动与停止、以及其它操作命令。本系统的用户可根据需要来在远程监控端设定并传送各种操作命令。

尽管上面将时间控制器31和远程控制器32描述为分立的部分，但本领域的技术人员能够理解，时间控制器31和远程控制器32也可合并为一个控制部件，从而实现上述两个控制器的功能。此外，如上所述，时间控制器31和远程控制器32不仅可控制控制电磁阀2的启动与停止，也可控制电磁阀2的输出量。例如，可根据滴注口管径的大小，标定实际单位时间排量，从而实现定时定量远程加注。例如，在内径为6毫米的滴注口管径的情况下，单位时间排量为75升/小时。

温控模块33主要用于夜间和冬天为设备保温。例如，当温度低于某一温度(例如，0摄氏度)时，温控模块33自动对设备加热。

此外，尽管上面描述了控制装置3包括时间控制器31、远程控制器32、以及温控模块33，但上述时间控制器31、远程控制器32、以及温控模块33也可以任意组合或者分立成不同的模块进行工作。

此外，所述电磁阀2上还可安装有电子流量计，用来实时监控药剂加注流量，控制装置3还根据电子流量计的计量数据而控制电磁阀2的启动和停止、以及电磁阀2的开度。

下面说明根据本发明的实施例的井口光电遥感自控滴注方法的示意图。

图5是根据本发明的实施例的用于井口光电遥感自控滴注系统100的井口光电遥感自控滴注方法的流程图。图5的方法采用气井加注液体泡排剂的情况作为示例。

首先，该方法在S10开始，井口光电遥感自控滴注系统100启动。在接下来的步骤S20，控制装置3判断罐体1中的当前药剂量是否小于低点阈值。若在步骤S20的判断结果为“否”，即，当前药剂量不小于低点阈值，则在接下来的步骤S50，判断当前是否处于加注时段。若在步骤S50的判断结果为“是”，即，当前处于加注时段，则控制装置3向电磁阀2发出命令，进行加注操作，同时该方法返回到步骤S20。若在步骤S50的判断结果为“否”，即，当前并非处于加注时段，则控制装置3向电磁阀2发出命令，不进行加注操作，同时该方法返回到步骤S20。

另一方面，若在步骤S20的判断结果为“是”，即，当前泡排剂量小于低点阈值，则在步骤S30，控制装置3通知监控端，以提醒向罐体1中补充泡排剂。接下来，在步骤S40，判断是否超过预定时段仍未补充泡排剂。若在步骤S40的判断结果为“是”，即，超过预定时段仍未补充泡排剂，则该方法进行到步骤S80，控制装置3关闭系统，并通知监控端。若在步骤S40的判断结果为“否”，即，在预定时段内已向罐体1补充泡排剂，则该方法返回到步骤S20。可选地，在步骤S60，判断当前泡排剂量是否小于临界阈值(例如，罐体1中的泡排剂即将耗尽的阈值)。若在步骤S60的判断结果为“是”，即，当前泡排剂量小于临界阈值，则该方法进行到步骤S80，控制装置3关闭系统，并通知监控端。若在步骤S60的判断结果为“否”，即，当前泡排剂量不小于临界阈值，则该方法进行到上述步骤S50。

需要说明的是，该方法的上述步骤S40和步骤S60及其各自的后续流程仅为示例，可以采用其它灵活的不同方案，本领域的技术人员完全可以进行各种变通。例如，可进行上述步骤S40和步骤S60中的任一个及其后续流程，或者进行上述步骤S40和步骤S60两者及其后续流程。同样地，上述步骤S50及其后续流程也仅为用来说明本发明的原理的示例，本领域的技术人员可以理解，能够用其它各种标准(例如，根据来自控制装置3、电磁阀2、罐体1等的各种参数、或者运行数据)来判断当前是否应当加注。

由此可见，根据本发明的井口光电遥感自控滴注系统和井口光电遥感自控滴注方法采用光电一体化控制，控制装置可同时使用有线和/或无线通信网络信号传输来控制加注的启动与停止，实现定时定量、自动、连续和全天候加注、无人看守远程控制，从而保证了加注效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，现场应用效果显著。并且，通过设计温控模块解决了沙漠等地区昼夜温差大和北方冬季寒冷的问题，从而避免温度变化造成泡排剂性能变化，现场应用效果显著。

综上所述，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种井口光电遥感自控滴注系统，包括如下部分：

罐体，用来存储要加注的药剂；

电磁阀，用来定量地从所述罐体输出药剂，从而进行加注；

控制装置，与上述各部分电连接，用来遥感、自动控制所述电磁阀的输出的启动和停止、以及开度；

太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能；以及

蓄电池，用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能，从而对系统各部分供电，

其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制所述罐体的温度，

其中，所述电磁阀上安装有电子流量计，用来实时监控药剂加注流量，所述控制装置还根据电子流量计的计量数据而控制所述电磁阀的启动、停止、以及开度。

2.如权利要求1所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述罐体为单罐体，其顶部的上侧有多个开口，分别布置有：放空/加药口、压力表、安全阀、以及平衡气口。

3.如权利要求2所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述罐体的下部的下表面开口，引出并分别布置有高压球阀、所述电磁阀、所述控制装置、以及滴药口。

4.如权利要求1所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述罐体为双罐体，两个罐体的顶部的上侧通过高压钢管连通，并在所述高压钢管上有多个开口，分别布置有：放空/加药口、压力表、安全阀、以及平衡气口。

5.如权利要求4所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述两个罐体的下部采用高压钢管连通，且在所述高压钢管的中部开口，引出并分别布置有高压球阀、所述电磁阀、所述控制装置、以及滴药口。

6.如权利要求1至5中的一个所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述控制装置包括时间控制器，用来控制所述电磁阀的输出在预定时段启动和停止，其中，所述控制装置包括远程控制器，用来与远程监控端通信，从而控制所述电磁阀的输出的启动和停止，其中，所述远程控制器通过有线网络和/或无线通信网络与远程监控端通信，从而根据来自所述井口光电遥感自控滴注系统的数据而控制所述电磁阀的输出的启动和停止。

7.如权利要求1至5中的一个所述的井口光电遥感自控滴注系统，其中，所述罐体包括：

药剂量传感器，用来感测所述罐体的当前药剂量，当所述罐体的当前剩余药剂量到达预定的低位阈值时，向所述控制装置传递报警信号，所述控制装置根据所述报警信号向远程监控端报警。

8.一种用于如权利要求7所述的井口光电遥感自控滴注系统的井口光电遥感自控滴注方法，包括如下步骤：

a、所述控制装置根据来自所述药剂量传感器的信号而判断所述罐体中的当前药剂量是否小于低点阈值；

b、若当前药剂量不小于低点阈值、且当前处于预定的加注时段，则所述控制装置向所述电磁阀发出命令，进行加注操作；

c、若当前药剂量小于低点阈值，则所述控制装置通知所述远程监控端，以提醒向所述罐体中补充药剂；以及

d、若在判断当前药剂量小于低点阈值之后超过预定时段仍未补充药剂、或者当前药剂量小于预定的临界阈值，则所述控制装置关闭所述井口光电遥感自控滴注系统，并通知所述远程监控端。