CN1030513C - 油井数控配产阀 - Google Patents
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Abstract
一种用于油井生产的数控配产阀，包括有引入喷管、流出喷管和阀体三部分，其中阀体的芯杆可在其外围的筒形线圈电磁力作用下产生轴向位移而使其前端的柱塞开启阀门和在复位弹簧的作用下关闭之。该阀可稳定工作在从关闭到全部打开的整个行程内，如与装在井口的敏感装置，接口介面箱和通用过程控制站联成数控系统，可接收控制工作站的指令实时控制油井的生产，使油井作业纳入信息技术管理，减少能量消耗，保证生产安全。
Description
本发明涉及一种用于油田生产的油井基础执行单元，确切地说，涉及一种用于油井的数控配产阀，属于机电一体化的基础装备技术领域。
油田生产，通常要在每一口井的井口都装上一个油嘴，由油田地质专家根据地层内部的石油埋藏状况、油田的开发要求和油井的生产能力来选择确定油嘴的口径，以此来控制油井的作业生产。众所周知，在油井生产过程中，油层中喷排出的液体到达井口时仍保持着相当高的地层原始压力，在经过油嘴之后，该液体就降低到油田集输管网中的压力了。一般来说，输油管网中的压力是不高的，因而液体在地层中蕴含的原始能量（压力）就是被油嘴耗损掉其大部分的。而在油田集输过程中则还需要用泵来输送原油。输油泵站耗电量是相当可观的，它也是油田耗电一个重要组成部分。所以，尽管从工程方面考虑，油嘴把原油所携带或蕴含的地层原始能量都消耗掉了;但是，从地质和油田开发安全方面的要求考虑，仍需把油嘴保留在井口。其原因在于传统的生产方法中，油嘴是唯一可靠的控制手段，生产作业尚无法脱离它。因为一旦去掉油嘴之后，倘若发生事故或操作失误时就可能会导致油井失去控制，而油井的失控将会对油井乃至整个油田、储油层都会造成相当大的危害。
本发明的目的是提供一种既能调控流经油井喷嘴的液体压力，又能避免液体在流经喷嘴时损耗能量过大的数控配产阀。
本发明是这样实现的：它由引入喷管、流出喷管、阀体三部分与传感器组成，其特征在于阀体是由主柱塞和位于主柱塞中间的引导柱塞两个同轴园柱形阀芯及其后部与柱塞上连接的芯杆所组成，芯杆前端装有复位弹簧，芯杆中部可在其外围的筒形线圈的电磁力作用下产生轴向位移，从而启闭阀门，芯杆后端装有磁铁及反馈指示器，芯杆后端外围的终端电路板则与阀位控制器通过电缆相连接;该装置还包括有感测井口流出的流体流量和压力的敏感采集装置以及对其进行处理的适配模块。
本发明是利用当代高技术成果研制成功的。利用本发明可以较好地解决目前油田生产中使用传统方法所不能克服的油嘴损耗液体大部分能量，而又利用耗电能极高的泵站集输原油的不合理现象。而且，在用本发明替
代油嘴之后，除了显而易见的巨大节能效果以外，其深远的意义是把油田的生产管理由传统的人工管理引入先进的信息科学管理来取代之，管理中心随时可以了解每一口油井的生产动态。而在油田实现计算机优化生产管理之后，其取得的经济效益要比节能效益更具价值和更加可观。
图1是本发明的结构简图。
图2是本发明在油井现场应用配置示意图。
图1展示的本发明结构及其工作原理。它是由引入喷管1、流出喷管2和阀体3三部分组成。而阀体3是由主柱塞4和位于主柱塞中间的引导活塞5两个同轴园柱形阀芯及其后部与柱塞相连接的芯杆15组成的。芯杆15的前端装有复位弹簧6，芯杆的中部是可以在固定芯体12中移动的活动芯杆7，其外围为筒形线圈8。芯杆的后端装有磁铁环10和指示器9，芯杆后端外围的终端电路板11通过电缆与阀位控制器14相连接。13是线圈护罩。活动芯杆7可在其外围受阀位控制器14指令操作而施加不同电压的筒状线圈8所产生的电磁力作用下产生轴向位移，从而使两个柱塞阀芯开启或受复位弹簧的作用而关闭阀体。而且其阀的开启大小程度都可由其尾端的指示器给予显示信号。如图所示，本发明与常规的两种状态（on/off）阀在结构和使用操作上都是很相似的。其主要区别在于该阀是由其阀位电子控制器来调节其阀门开启位置的，而只要选择的复位弹簧在装配时施以合适的预压力，使线圈的电磁力和复位弹簧产生的压力在柱塞阀芯从关闭原位到全部开启的整个行程范围内都取得平衡，那么柱塞阀芯就可以在任何设定的位置上固定工作，从而可以随意调节油井喷出液体的压力大小。需要指出的是两个同轴安装的柱塞可以起到很好的调控阀门的功能，两者具有很好的反馈联锁功能，主柱塞的任何轻微移动都会通过两者的联接销钉15使其中间的引导柱塞也随之改变位置，从而使液体压力可以稳定而平滑地根据人们的设定而改变之。16是阀体线圈8的保护罩。
图2表明的是本发明实施例的一种。图中20是装于油井喷口处的本发明数控阀。21是差压及流量敏感采集装置，它也装于井口，用于感测井口流出的液体的流量和压力。22是装于井口附近的接口介面箱，其内装有工业控制器25（又称接口介面），接口介面箱可以是若干口井共用
一个。其接口介面上插有数控阀20和敏感装置21的各种适配模块24，而介面箱22又通过两对双绞线与油田的中心控制站-通用控制工作站23连成系统，从而构成一个实用的可以实时控制油田生产作业的数控配产阀装置系统。通用控制工作站是油田生产的核心设备，它配有高级通用微型计算机和通用过程控制软件PARAGON，这是一种能进行自适应调节和控制的智能化软件。油田的生产管理部门只要把根据开发方案制定的每一口井的配产策略输入控制工作站23，工作站就能通过各种敏感装置21实时采集油井的生产动态，从而实时控制油井井口的数控配产阀20，调整生产作业。由于工作站所装入的PARAGON软件以及整个系统采用了冗裕技术（可以根据油井的安全要求而确定与之相适应的冗裕程度），因而可确保油井工作的安全可靠。
本发明可根据工作站指令而随时调整阀芯开启程度，使地层中的原油最少限度地减少其蕴含的能量。本装置系统可能出现的最坏状况是掉电，而一旦失电，本发明中的柱塞就会在复位弹簧6的作用下被顶回关闭阀门的原位，起到100%的密封效果。所以，即使在掉电情况下，本发明仍然能保证油井的安全，不会失控。
Claims (1)
1、一种用于油井的数控配产阀，由引入喷管、流出喷管、阀体三部分与传感器组成，其特征在于阀体是由主柱塞和位于主柱塞中间的引导柱塞两个同轴园柱形阀芯及其后部与柱塞上连接的芯杆所组成，芯杆前端装有复位弹簧，芯杆中部可在其外围的筒形线圈的电磁力作用下产生轴向位移，从而启闭阀门，芯杆后端装有磁铁及反馈指示器，芯杆后端外围的终端电路板则与阀位控制器通过电缆相连接；该装置还包括有感测井口流出的流体流量和压力的敏感采集装置以及对其进行处理的适配模块。
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Applications Claiming Priority (1)
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