CN102337875A - 电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统及投放方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统和投放方法，该系统包括如下部分：投放装置，用来投放固体药剂；控制电缆；以及电控箱，通过所述控制电缆与所述投放装置连接，从而控制所述投放装置的启动和停止操作；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，所述投放装置包括电磁驱动器，由所述电控箱通过通、断电控制来控制所述电磁驱动器的吸合和断开，从而完成固体药剂投放。

Description

电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统及投放方法

技术领域

本发明涉及油气井泡沫排水采气、油气井药剂加注领域，具体涉及电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统及投放方法，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)水井自动投放例如固体泡排棒的化学药剂使用。

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)投放主要采用人工投放或用投放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投放起泡剂，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。目前市场上仅有的氮气驱动投棒机，其氮气泄露严重，不符合产业自动化和环保理念。

发明内容

本申请人考虑到现有现场施工的上述情况而研发出了本发明。根据本发明的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统主要包括：投放装置，用来投放固体药剂；控制电缆；以及电控箱，通过所述控制电缆与所述投放装置连接，从而控制所述投放装置的启动和停止操作；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，所述投放装置包括电磁驱动器，由所述电控箱通过通、断电控制来控制所述电磁驱动器的吸合和断开，从而完成固体药剂投放。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于所述电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的投放方法，包括如下步骤：a、在系统启动后的第一预定时段之后，所述时间控制器输出电流信号给所述电磁驱动器，使电磁驱动器得电吸合；b、在所述电磁驱动器吸合第二预定时段之后，所述电磁驱动器失电断开；c、在第三预定时段之后，所述电磁驱动器再次得电吸合；d、重复上述步骤b和步骤c，从而使固体药剂被投入井中。

本发明的优点

根据本发明的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统具有如下优点：

1、产品设计、制造和检验标准符合美国石油学会API Spec 6A-2004第19版《井口装置和采油树设备规范》及SY/T 6525-2002《泡沫排水采气推荐作法》。

2、采用电磁铁驱动，在设定的时间周期内自动运行，投放固体泡排棒，消耗功率小，可直接利用现场太阳能电源提供动力，操作简单、方便、可靠，并有隔爆措施，有效地提高了作业安全性。

3、一次可装12支以上的泡排棒，在不停产的情况下，在井压环境内实现泡排棒投放，既安全又减少了人工装棒次数。

4、本装置采用高强度低合金钢作壳体与上法兰，内部元件采用不锈钢等耐腐蚀材料制造，使用安全可靠。

5、通过时间控制器可手动或自动投棒，并能自动显示已投泡排棒数和剩余泡排棒数。

6、电控箱内设远程控制接口，连接上远程监控端便可实现远程投棒和停机操作。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的示意图。

图2是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的电控箱的示意图。

图3是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的投放装置的示意图。

图4是说明根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的自动投放的示意图。

图5是说明根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的电控箱的显示画面的示例的示意图。

图6是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统在采用太阳能电源时的结构的示意图。

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电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的示意图。如图1所示，根据本实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100主要包括电控箱1、控制电缆2和投放装置3。电控箱1通过控制电缆2与投放装置3连接，从而控制投放装置3的启动和停止操作。

图2是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的电控箱1的示意图。如图2所示，电控箱1主要包括箱体11、时间控制器12、远程控制器13、控制面板14。

时间控制器12控制电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的启动和停止、以及其它操作。例如，时间控制器12可控制投放装置3在每天固定时间启动及停止操作，从而使电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100根据需要在特定的时间段工作。例如，时间控制器12可设定每天投棒2支，设定2天投放一次，设备装棒筒12支，那么，该设备可实现8天上井一次，从而大大减小了上井的频率。

远程控制器13通过接收来自远程监控端的信号，对投放装置3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13传输控制投放装置3的启动与停止、以及其它操作命令。本设备的用户可根据需要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12和远程控制器13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12和远程控制器13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12和远程控制器13不仅可控制控制投放装置3的启动与停止，也可控制投放装置3的输出量。

控制面板14上可以布置有各种控制按钮、控制杆、显示面板等，用来监控电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的状态，并向/从上述控制器、以及各种仪表发出/接收各种控制信息和指令。

图3是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的投放装置3的示意图。如图3所示，投放装置3主要包括壳体31、压力表32、吊耳33、油壬34、防爆盒35、电磁驱动器36、棘轮棘爪37、上法兰38、转盘39等。

下面说明电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的投放工作原理。

由电控箱1通、断电控制电磁驱动器36吸合和断开，从而驱动棘轮棘爪37机构动作，带动转盘39转动，电磁驱动器36每转动2次，转盘39则转动一个工位，当转盘39的储棒筒转到与井口连接的上法兰38的通孔位置时，该储棒筒底部的托盘自动下翻打开，泡排棒靠自重掉入气井中，从而实现泡排棒投放。

下面参照图4和5说明电控箱1及其时间控制器12的工作原理：

电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的投放由电控箱1控制实现，分为自动投放和手动投放两种方式运行：

1、自动投放：

图4是说明根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的自动投放的示意图。

自动投放由电控箱1内的时间控制器12根据已设定的投放程序自动运行，运行过程举例如下：

如图4所示，电控箱1通电后处于待机状态，此时屏幕上显示设定的时间(th)，点按“MOD(模式)”按钮，时间控制器12开始倒计时，在计时th后，时间控制器12输出电流信号给电磁驱动器36，电磁驱动器36得电吸合；在电磁驱动器36吸合t1时间段后，电磁驱动器36失电复位(断开)；再经过t2时间段后，电磁驱动器36再次得电而吸合，如此重复得电失电的过程；循环A次(A＝每次投放泡排棒数量×2)、并最终得电吸合t1时间段后，完成一次投棒，该系统进入下一投棒周期，即“th→t1→t2→t1→t2......→t1→t2→t1”，其中“t1时段得电和t2时段失电”的过程重复A次。这样，经过C/A个周期后(即所有泡排棒投放完)，时间控制器12自动回到待机状态。其中，时间控制器12和电磁驱动器36每经过2次吸合输出，设置的计数值C减1，累计输出次数加1，C为每次所装泡排棒的总数。

2、装棒、就地手动投放或远程投棒：

时间控制器12正常启动后，在延时th时间段内可以通过远程或就地手动按钮给电控箱1一个0.2秒以上的点动信号，电控箱1直接输出继电器信号，继电器信号输出时间等于t1的时间，此时电控箱1显示t1时间的倒计时，结束后继续t2的倒计时，t2结束后执行th的倒计时，此时再执行一次手动，电控箱1的计数值C减1，累计输出次数加1。

3、暂停：

通过远程或就地暂停按钮给电控箱1一个连续信号，电控箱1将暂停计时(如果信号正好是在t2时间段，则电控箱1将在执行完本次输出后执行暂停)，连续信号解除后电控箱1继续倒计时。

4、复位(停机)：

通过远程或就地复位按钮给电控箱1一个连续5秒以上的短接信号，电控箱1将恢复到未启动状态，等待按下“MOD”按钮启动。

图5是说明根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100的电控箱1的显示画面的示例的示意图。

如图5所示，通过按

按钮来切换显示，计时画面前四位为小时，中间两位为分钟，后两位为秒。计数画面C为提示符号，中间数字是剩余次数(数字为剩余泡排棒数量)，后面数字是已执行次数(数字为已投泡排棒数量)，2个数字相加是本次设置的总次数(总次数为本次装放泡排棒的总数量)；P1指示灯在t1时间段内点亮；P2指示灯在t2时间段内点亮。

图6是根据本发明的实施例的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统在采用太阳能电源时的结构的示意图。

如图6所示，与电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100相比，电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统100A还可包括太阳能光伏组件4、蓄电池5、逆变器6。

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投放装置3、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。

由此可见，根据本发明的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统和投放方法采用电磁驱动光电一体化控制，可同时使用有线和/或无线通信网络信号传输控制投放装置的启动与停止，实现定时定量、自动、连续和全天候投放、无人看守远程控制，从而保证了投放效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，现场应用效果显著。

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、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，包括如下部分：

投放装置，用来投放固体药剂；

控制电缆；

电控箱，通过所述控制电缆与所述投放装置连接，从而控制所述投放装置的启动和停止操作；

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，所述投放装置包括电磁驱动器，由所述电控箱通过通、断电控制来控制所述电磁驱动器的吸合和断开，从而完成固体药剂投放。

2.如权利要求1所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，其中，所述电控箱包括时间控制器，用来控制所述投放装置的输出在预定时段启动和停止。

3.如权利要求1或2所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，其中，所述电控箱包括远程控制器，用来与远程监控端通信，从而控制所述投放装置的输出的启动和停止。

4.如权利要求3所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，其中，所述电控箱通过有线网络和/或无线通信网络与远程监控端通信，从而根据来自所述电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的数据而控制所述投放装置的输出的启动和停止。

5.如权利要求1所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，其中，所述投放装置还包括壳体、压力表、吊耳、油壬、防爆盒、棘轮棘爪、上法兰、转盘，其中，所述壳体和所述上法兰采用高强度低合金钢制成。

6.如权利要求1所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统，还包括逆变器，用来将来自所述蓄电池的直流电转换为交流电，从而对该系统的各部分供电，并且，所述系统还包括风力发电设备，用来对所述系统的各部分进行辅助供电。

7.一种用于如权利要求1所述的电磁驱动井口光电遥感自控固体药剂投放系统的投放方法，包括如下步骤：

a、在系统启动后的第一预定时段之后，所述时间控制器输出电流信号给所述电磁驱动器，使电磁驱动器得电吸合；

b、在所述电磁驱动器吸合第二预定时段之后，所述电磁驱动器失电断开；

c、在第三预定时段之后，所述电磁驱动器再次得电吸合；

d、重复上述步骤b和步骤c，从而使固体药剂被投入井中。

8.如权利要求7所述的投放方法，其中，所述投放装置还包括棘轮棘爪、转盘、上法兰，所述转盘具有储棒筒，并且，所述步骤d包括：

通过所述电磁驱动器的吸合和断开来驱动棘轮棘爪动作，带动转盘转动，其中，所述电磁驱动器每吸合/断开2次，所述转盘转动一个工位，当所述转盘的储棒筒转到与井口连接的上法兰的通孔位置时，所述储棒筒底部的托盘自动下翻打开，固体药剂靠自重掉入井中。

9.如权利要求7所述的投放方法，其中，在所述第一预定时段期间，若所述电控箱接收到预定时长的点动信号，则所述电控箱输出继电器信号，从而执行固体药剂的手动投放。

10.如权利要求7所述的投放方法，其中，通过远程或本地对所述电控箱输入预定时段以上的短接信号，使所述电控箱恢复到未启动状态。

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