CN105909220A - 一种集成化调驱注入系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田调驱注入系统技术领域，公开了一种集成化调驱注入系统。主要由溶液搅拌罐、上料房、控制房、调剖注入泵、中央控制柜和生活房组成，溶液搅拌罐由隔板划分为罐a和罐b，前端安装出浆管汇，顶部安装进浆管汇及搅拌器，前后两端各设置有液位传感器；上料房分为上料区和储料区，控制房划分为电缆间、配电间、控制间和工具间，配电间内放置有中央控制柜；溶液搅拌罐的内壁上喷涂有液位标尺，顶部安装有射频导纳料位开关，底部安装有液位计。本发明的所有控制全部集成在上料房配电间内的隔爆兼本质安全型控制柜内，所用电器元件均为本质安全型电气设备；所有单元的控制均能够在一台控制柜内实现，非常方便设备操作。

Description

一种集成化调驱注入系统

技术领域

本发明属于油田调驱注入系统技术领域，更具体地说，涉及到一种集成化调驱注入系统。

背景技术

在油田调驱注入作业时，需要将多种粉状、颗粒状或者液体状的物料在水中进行充分均匀的混合及溶解，然后再使用大功率的注入泵将溶液挤入地层内，这些作业的施工工艺往往要求注入大量的甚至上千方的混合溶液，作业周期长，工艺要求比较严格。所谓的调驱注入施工，就是利用调剖泵，通过泵站、井间、油井、水井向某井的整体油层、合层或单层，注入不同类型的封堵剂、调驱剂、充填剂、驱油剂、封口剂等，从而改变目前注水井的注水状况。换言之，就是通过提高注水井的注入压力和爬坡压力的变化，以达到注入水改变了水驱方向、路线，以启动新油层，并有效降低注入水无效循环，通过周围联通油井的产量变化，来获得较大的经济效益。

通过了解发现，传统的注入设备存在着以下的不足之处：1、功率太高，在当前的调驱作业中属于典型的“大马拉小车”，运行成本高；2、设备易损件消耗多、使用成本高；3、各油田的调驱作业所采用的装置，不能满足调驱作业的实际要求，而且随着工期的进行注入设备的排量，需要及时的进行调整，现在一般都采用人工检测及调整，不及时、不准确；4、大量的溶液的配比需要多个溶液罐交替的作业才能完成，需要大量的人力操作；5、上百吨的物料靠人工搬运添加，计量不便、不准确。另外，受到人为因素的约束比较大，工人的劳动强度大，现场的管理难度大，配料和注入的数据不准确，调驱注入工艺措施的效果很难保证，造成了大量的经济损失。

由于存在着以上的种种不足，因而这些设备不能满足油田撬装化、集成化、模块化、小型化的管理要求，为此我公司专门设计开发了集成化调驱注入系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能提高施工质量、减少作业施工工作量和减轻工人劳动强度的集成化调驱注入系统，以解决现有技术中的调驱注入系统运行成本高，设备易损件消耗多而造成使用成本高等问题。

为了达到上述的目的，本发明提供了一种集成化调驱注入系统，主要由溶液搅拌罐、上料房、控制房、调剖注入泵、中央控制柜和生活房组成，所述的溶液搅拌罐由隔板划分为罐a和罐b，前端安装有出浆管汇，顶部安装有进浆管汇及搅拌器，前后两端各设置有一个液位传感器；所述的上料房分为上料区和储料区，上料区内设置有高压来水管汇、交联剂添加总成、粉料输送装置；所述的控制房划分为电缆间、配电间、控制间和工具间，配电间内放置有中央控制柜，控制间内放置有控制终端，所述的调剖注入泵安装有注入电磁流量计，出口安装有压力传感器，解决其技术问题所采用的技术方案是所述的溶液搅拌罐的内壁上喷涂有观察罐内液位高度的液位标尺，溶液搅拌罐的顶部安装有射频导纳料位开关，底部安装有液位计。

进一步地，上述的中央控制柜通过信号传输电缆及供电电缆与调剖注入泵、管道泵、电动球阀、搅拌器、压力传感器和液位传感器进行电连接，所述的中央控制柜与调剖注入泵、管道泵、电动球阀、搅拌器、压力传感器和液位传感器之间的供电电缆连接采用的是防爆插头。

进一步地，上述的中央控制柜内安装有PLC模块。

更进一步地，上述的中央控制柜为隔爆兼本质安全型控制柜，中央控制柜柜门上设置有触摸屏，上述中央控制柜内还安装有防爆变频器。

优选的，上述溶液搅拌罐的底部安装有隔膜式单法兰液位计，上述搅拌器的搅拌桨采用锚框式结构。

优选的，上述的溶液搅拌罐采用不锈钢复合板，内层为不锈钢，外层为碳钢材料制作而成，搅拌罐的外壁喷涂有船用防腐漆。

优选的，上述控制房的配电间内设置有防爆空调。

优选的，上述的调剖注入泵为TPB液压调剖注入泵，所述TPB液压调剖注入泵的主电机为防爆变频电机。

进一步地，上述的集成化调驱注入系统还包括框架式的注入泵泵房，所述注入泵泵房内部还安装有防爆照明灯以及用于吊装注入泵零部件的吊装装置。

更进一步地，上述的吊装装置主要有轨道、跑车和手拉葫芦组成，所述的轨道安装在注入泵泵房顶部，并与注入泵泵房焊接为一体，所述的跑车安装在上述轨道上，跑车上还安装有手拉葫芦。

与现有技术相比较，本发明所具有的有益效果是：

1、本发明的所有控制全部集成在上料房配电间内的隔爆兼本质安全型控制柜内，所用电器元件均为本质安全型电气设备；电路设有双重过流、过压和短路保护电路，即使一组损坏另一组保护电路仍能起保护作用；

2、本发明的注入系统所有单元，例如溶液搅拌罐、注入泵、上料房的控制均能够在一台控制柜内实现，方便设备的操作；

3、本发明的隔爆兼本质安全型控制柜柜门设置触摸屏，通过PLC控制可以实现设备参数设定、信号传输等；

4、本发明能减少工控机的使用，可以有效的减少因工控机的不稳定性而造成设备工艺流程的终止和程序混乱，影响注入效果；

5、本发明的变频器采用独立防爆型变频器，变频器安装在控制柜内，控制柜箱体上设置散热板及散热片，有效的解决变频器长时间工作时的散热问题；控制房配电间内设置防爆空调，保证隔爆兼本质安全型控制柜的环境温度恒定；

6、本发明公开的集成化调驱注入系统可以实现自动加料加水，工人可以在控制间内完成注入压力、注入流量、搅拌罐液位等数据的统计，完全替代了原始的人力劳动，整套系统的物料的配比、数据的检测与记录采用自动化控制，实现调驱注入自动化控制，降低了工人劳动强度，提高了工作效率，大大降低了调驱作业的成本，保证了调驱工艺的有效实施；

7、本发明的主控制柜与各个单元之间电缆连接采用防爆插头，各个撬装单元之间的管线采用快速接头连接，设备连接快速方便；

8、本发明涉及一种用于油田的集成化调驱注入系统，特别适用于油田调驱注入作业。

附图说明

图1是本发明集成化调驱注入系统的整体结构示意图；

图2是本发明集成化调驱注入系统的控制房的结构示意图；

图3是本发明集成化调驱注入系统的溶液搅拌罐的结构示意图；

图4是本发明集成化调驱注入系统的溶液搅拌罐的俯视图；

图中：1调剖注入泵、2进井管线、3出浆口、4压力传感器、5注入电磁流量计、6出浆管汇、7电动蝶阀、8液位传感器、9罐a、10搅拌器、11隔板、12进浆管汇、13交联剂添加胶管、14高压水胶管、15罐b、16溶液搅拌罐、17粉料添加胶管、18来水电磁流量计、19调压阀、20高压水接头a、21高压三通、22高压球阀a、23交联剂罐、24管道泵、25单向阀、26电动球阀、27交联剂添加总成、28上料区、29工具间、30控制间、31控制终端、32中央控制柜、33配电间、34电缆间、35控制房、36供电电缆、37生活房、38上料房、39储料区、40粉料输送装置、41梯子、42罐体、43刻度线、44法兰、45蝶阀、46出浆口三通、47射频导纳料位开关、350折叠椅、351放置桌、352灭火器箱、353推拉门、370厨房、371排气扇、372防盗窗、373生活间、374门。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述和说明：

参见图1—4：一种集成化调驱注入系统，主要由溶液搅拌罐16、上料房38、控制房35、调剖注入泵1、中央控制柜32和生活房37组成，所述的溶液搅拌罐16由隔板11划分为罐a9和罐b15，前端安装有出浆管汇6，顶部安装有进浆管汇12及搅拌器10，前后两端各设置有一个液位传感器8；所述的上料房38分为上料区28和储料区39，上料区28内设置有高压来水管汇、交联剂添加总成27、粉料输送装置40；所述的控制房35划分为电缆间34、配电间33、控制间30和工具间29，配电间33内放置有中央控制柜32，控制间30内放置有控制终端31，所述的调剖注入泵1安装有注入电磁流量计5，出口安装有压力传感器4，所述的溶液搅拌罐16的内壁上喷涂有观察罐内液位高度的液位标尺，溶液搅拌罐16的顶部安装有射频导纳料位开关47，底部安装有液位计。溶液搅拌罐16的内壁上喷涂有液位标尺，操作工人可以非常直观的观察到搅拌罐内的液位高度，所说的液位标尺由一条条的刻度线43组成，显示非常醒目，且便于观察。

进一步地，上述的中央控制柜32通过信号传输电缆及供电电缆36与调剖注入泵1、管道泵24、电动球阀26、搅拌器10、压力传感器4和液位传感器8进行电连接，所述的中央控制柜32与调剖注入泵1、管道泵24、电动球阀26、搅拌器10、压力传感器4和液位传感器8之间的供电电缆36连接采用的是防爆插头。

进一步地，上述的中央控制柜32内安装有PLC模块。

更进一步地，上述的中央控制柜32为隔爆兼本质安全型控制柜，中央控制柜柜门上设置有触摸屏，中央控制柜内还安装有防爆变频器。

溶液搅拌罐16的顶部安装有射频导纳料位开关，底部安装有隔膜式单法兰液位计，液位计主要是控制溶液搅拌罐的液位高低，射频导纳料位开关与液位计配合起到了一种双重保护作用，射频导纳料位开关设置液位高于液位计的高液位，当液位计正常工作时，射频导纳料位开关不动作，当液位计失效时，继续往溶液搅拌罐内加水，当液位达到射频导纳料位开关设置的液位时，射频导纳料位开关发出电信号传给中央控制柜32内安装的PLC，PLC控制相应的进水阀门关闭，从而保护液位，使其不会因液位计失效而出现冒罐现象，有效的保护了环境卫生安全。

溶液搅拌罐16采用不锈钢复合板，内层为不锈钢，外层为碳钢材料制作而成，搅拌罐的外壁喷涂有船用防腐漆。溶液搅拌罐采用不锈钢复合板，内层为不锈钢，外层为碳钢，采用此结构后的好处为：内层不锈钢既能保证罐体的防腐，又能防止调剖剂与罐壁发生化学反应，破坏调剖剂的分子链，影响调驱的注入效果；外层采用碳钢材料制作而成，能保证罐壁强度，防止罐体变形。另外，溶液搅拌罐16的外壁喷涂有船用防腐漆，既能适应设备的户外作业，又增加了设备的使用寿命。

优选的，上述控制房35的配电间内设置有防爆空调。

优选的，上述的调剖注入泵1为TPB液压调剖注入泵，所述TPB液压调剖注入泵的主电机为防爆变频电机。

进一步地，上述的集成化调驱注入系统还包括框架式的注入泵泵房，所述注入泵泵房内部还安装有防爆照明灯以及用于吊装注入泵零部件的吊装装置。

更进一步地，上述的吊装装置主要有轨道、跑车和手拉葫芦组成，所述的轨道安装在注入泵泵房顶部，并与注入泵泵房焊接为一体，所述的跑车安装在上述轨道上，跑车上还安装有手拉葫芦。

本发明的TPB液压调剖注入泵采用小型化设计，主电机采用防爆变频电机，例如可以采用功率为22kw的防爆变频电机，电机较其他调驱注入设备来说具有功率小、重量轻，适合油田节能降耗要求的优点；缸套采用陶瓷缸套，活塞采用陶瓷缸套专用活塞，缸套和活塞寿命大大提高，设备运行成本大为降低，同时减少了因设备更换配件停机，而造成的调驱注入不连续，有效的保证了调驱工艺的实施。

另外，本发明集成化调驱注入系统还设置有框架式注入泵泵房，泵房内部安装有防爆照明灯和吊装装置。吊装装置主要有轨道、跑车、手拉葫芦组成，轨道安装在泵房顶部，并与泵房焊接为一体；跑车安装在轨道上，可以沿轨道自由活动，手拉葫芦安装在跑车上。在设备维修时，吊装装置可以完成注入泵零部件的吊装，减小工人在维修时的劳动强度。

如图1所示的集成化调驱注入系统的整体结构，其中，上料区28内高压来水管汇内设置有高压水接头a20、高压球阀a22、调压阀19、来水电磁流量计18、高压水接头、高压三通21、高压球阀。高压水接头a20接管网的高压来水管线，高压球阀为本套系统的来水主控开关。调压阀19用来调节来水的压力，高压水接头通过高压水胶管14与溶液搅拌罐16连接。交联剂添加总成27中的交联剂罐23用来存储交联剂溶液，截止阀、单向阀25控制溶液管线的开启及流向，使用管道泵将交联剂罐23内的溶液经交联剂添加胶管13注入到溶液搅拌罐内，两台交联剂电动球阀用来选择控制溶液注入到罐a9或罐b15内。粉料输送装置40由一个方形料箱及螺杆输送器组成，通过粉料添加胶管17与溶液搅拌罐16连接。

溶液搅拌罐中间有一道隔板将整个罐分为罐a9和罐b15，两个罐上分别安装有一台搅拌器10用来使罐内的各种物料充分均匀的混合，还分别安装由液位传感器8用来监测罐内的液位高度。罐顶的中间位置安装有进浆管汇12，管汇内设置有来水接头、电动球阀、混合头、交联剂入口组成。来水接头经高压水胶管与上料房38内的高压来水管汇连接。通过控制电动球阀选择高压来水进入其中一个混合头。高压来水经过混合头时会在其内部形成射流负压，通过粉料添加胶管17将粉料输送装置输出的粉料吸到进浆管汇12内与高压来水均匀混合后进入到溶液搅拌罐16内。溶液搅拌罐16的前端安装出浆管汇6，设置有两台电动蝶阀7，分配控制罐a9和罐b15的出浆选择。

液压调剖注入泵1与溶液搅拌罐16的出浆管汇6连接，并且安装一台注入电磁流量计5。出浆口3与进井管线2连接，其上安装压力传感器4。

控制房35的配电间33内放置中央控制柜32，控制间30内放置控制终端31。本系统内的中央控制柜32通过供电电缆36及信号传输电缆与各电动单元及传感器连接。整套系统通过中央控制柜32内安装的PLC模块接收与传递各传感器及电动装置的反馈的模拟量，传达到中央控制柜32内的主模块进行数据分析，并且根据控制终端31上通过智能控制程序输入的工艺要求对各个执行部位的电动阀发出指令。系统的运行只需要在控制终端31上输入施工需求的总注入量、各阶段的溶液浓度、各阶段溶液的注入速度，系统即可根据管网来水的流速，计算出每罐注满的时间，及加料速度，并且通过调整中央控制柜32内的送料变频器控制粉料输送装置的加料速度和时间，而且可以随时可以根据现场工况进行调整，保证了每罐溶液都符合施工工艺的要求。通过罐a9和罐b15各自安装的液位传感器8，及时的分析各罐内的状态，并且送出指令控制搅拌器10的启停，控制进浆管汇12和出浆管汇6内设置的电动阀门进行两个罐的交替加料及作业。通过液压调剖注入泵1上安装的注入电磁流量计5和压力传感器4适时的调整中央控制柜32内的主变频器，从而控制泵注的速度和压力。整个流程的进行完全摆脱了人力的操作，避免了人为的干扰，实现调驱注入自动化控制，降低工人劳动强度，改善员工的工作环境，提高工作效率，大大降低了调驱作业的成本，保证了调驱工艺的正确实施。

本发明的控制房的结构示意图如图2所示，控制房35依次划分为电缆间34、配电间33、控制间30和工具间29，其中控制间30的一角落处放置有用于放置控制终端31的放置桌351和与放置桌351相配套的折叠椅350。根据实际的需要，折叠椅350可以放置一把、两把或者三把。在配电间33和控制间30之间设置有一推拉门353，并分别在配电间33和控制间30的其中一侧墙壁上还设置有用于放置灭火器的灭火器箱352，灭火器箱352可以是挂式的灭火器箱。在控制间30的其中一侧墙壁上靠近灭火器箱352处还固定安装有防盗窗372。需要指出的是，在电缆间34、配电间33、控制间30和工具间29的其中一侧上均开设有门374。

如图3和图4所示，分别示出了本发明的溶液搅拌罐16的主视结构和俯视结构，溶液搅拌罐16被设置在罐体中间部位的隔板分隔为罐a9和罐b15两个相同的罐，在罐体42的其中一端的外侧固定设置有梯子41，在与梯子41处于同侧位置处还设置有蝶阀45，在蝶阀45的左右两端均设置有法兰44，其中一个法兰44的一侧连接有出浆管道，出浆管道的另一端固定连接在罐体42上，另外一个法兰的一侧也连接有出浆管道，出浆管道的另一端连接有出浆口三通46，出浆口三通46的另一端口依次分别连接有出浆口管道、法兰44、蝶阀45、法兰和出浆管道。

本发明集成化调驱注入系统还包括生活房37，生活房37划分为厨房370和与厨房370相邻的生活间373，在厨房370的其中一侧墙壁上设置了一扇防盗窗372，另外一侧墙壁上设置有一个排气扇371；在生活间373的其中两侧的墙壁上也分别在相对方向上各固定设置有防盗窗372。另外，在厨房370设置防盗窗372同侧的墙壁上和在生活间373其中一侧设置防盗窗372的墙壁上均各安装有门374。

另外，需要说明的一点是，本发明的溶液搅拌罐16内还安装有一台搅拌器10，其中搅拌桨结构采用锚框式，采用此结构后所具有的结构特点为结构简单，制造方便，适用于粘度大、处理量大的物料，可大大地减少“挂壁”的产生，在保证搅拌混合效果的前提下，搅拌转速较桨式搅拌大大降低，减小了因搅拌桨高速旋转而对聚合物的分子链剪切作用，可以有效的保证调驱工艺效果。

作为本发明的其中一个改进，本发明的各个单元采用撬装化设计，四周增加防撞梁、顶部搅拌装置设置有防护罩，有效的保证设备在吊装、运输过程中对设备元器件的保护。各撬四角焊接顶角件，并安装吊装钢缆，方便设备吊装。

在以上说明书和附图中描述的内容仅仅是示意性的而不是出于限定目的而给出的。尽管在上文中已经结合附图对本发明的特定实施例进行了详细描述和说明，但是对于本领域的技术人员来说，显然可以在不脱离本发明的精神的前提下对本发明作出各种各样的修改或变化。为了使本发明能够得到有效的保护，本发明所附的权利要求书将试图覆盖所有落于本发明精神内的各种修改或变化的技术方案。

Claims (10)

1.一种集成化调驱注入系统，主要由溶液搅拌罐、上料房、控制房、调剖注入泵、中央控制柜和生活房组成，所述的溶液搅拌罐由隔板划分为罐a和罐b，前端安装有出浆管汇，顶部安装有进浆管汇及搅拌器，前后两端各设置有一个液位传感器；所述的上料房分为上料区和储料区，上料区内设置有高压来水管汇、交联剂添加总成、粉料输送装置；所述的控制房划分为电缆间、配电间、控制间和工具间，配电间内放置有中央控制柜，控制间内放置有控制终端，所述的调剖注入泵安装有注入电磁流量计，出口安装有压力传感器，其特征在于：所述的溶液搅拌罐的内壁上喷涂有观察罐内液位高度的液位标尺，溶液搅拌罐的顶部安装有射频导纳料位开关，底部安装有液位计。

2.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的中央控制柜通过信号传输电缆及供电电缆与调剖注入泵、管道泵、电动球阀、搅拌器、压力传感器和液位传感器进行电连接，所述的中央控制柜与调剖注入泵、管道泵、电动球阀、搅拌器、压力传感器和液位传感器之间的供电电缆连接采用的是防爆插头。

3.根据权利要求2所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的中央控制柜内安装有PLC模块。

4.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的中央控制柜为隔爆兼本质安全型控制柜，中央控制柜柜门上设置有触摸屏，所述中央控制柜内还安装有防爆变频器。

5.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述溶液搅拌罐的底部安装有隔膜式单法兰液位计，所述搅拌器的搅拌桨采用锚框式结构。

6.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的溶液搅拌罐采用不锈钢复合板，内层为不锈钢，外层为碳钢材料制作而成，搅拌罐的外壁喷涂有船用防腐漆。

7.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述控制房的配电间内设置有防爆空调。

8.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的调剖注入泵为TPB液压调剖注入泵，所述TPB液压调剖注入泵的主电机为防爆变频电机。

9.根据权利要求1所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的集成化调驱注入系统还包括框架式的注入泵泵房，所述注入泵泵房内部还安装有防爆照明灯以及用于吊装注入泵零部件的吊装装置。

10.根据权利要求9所述的一种集成化调驱注入系统，其特征在于：所述的吊装装置主要有轨道、跑车和手拉葫芦组成，所述的轨道安装在注入泵泵房顶部，并与注入泵泵房焊接为一体，所述的跑车安装在上述轨道上，跑车上还安装有手拉葫芦。