CN106762518A - 一种油田注水节能增压系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田注水节能增压系统，液压泵入口与油箱连接，液压泵出口与机械换向阀入口A连接，液压泵与机械换向阀入口A之间设置有溢流阀；双作用往复式柱塞泵由双作用活塞缸与左、右柱塞泵构成，机械换向阀出口A和B分别与双作用活塞缸入口A和B连接，双作用活塞缸出口A和B分别与机械换向阀入口B和C连接，机械换向阀出口C与油箱连接，左右两个柱塞泵分别设置有入口和出口，两个入口与来水管线连接，两个出口与高压注水管线连接。本发明还对应提供了一种油田注水方法。与现有技术相比，本发明具有更好的增压效果，耗能低，自动化程度高，可有效克服柱塞撞缸问题，机械换向阀与电磁阀结合使用，具有更好的换向效果，故障率大大降低。

Description

一种油田注水节能增压系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及油田矿场设备技术领域，具体地说是一种用于油田注水的双作用往复式节能增压系统及油田注水方法。

背景技术

在油田开发过程中，注水系统是油田生产系统的重要组成部分，它承担着实现油田高产稳产，保持地层能量的任务。通过人工注水可以提高地层压力，使油层具有强有力的驱油条件，保持较高的油层压力，使油流有效克服各种阻力，达到长期稳产高产。由于油田地质状况复杂，注水井的注入压力相差很大，注水系统存在既有低压井又有高压井的情况，有时甚至整个系统中只有几口高压井，而其余都为低压井。这种情况下，传统的解决方法一是注水管网来水压力采取“就高不就低”的原则，即使来水压力为高压井的压力，也就是整体提压；二是在高压井口安装增压泵。为了少数高压井而采取改造注水系统，整体提压的方式，不仅耗费巨大，而且低压井节流问题加剧，能耗巨大，效率很低。因此，油田上常用的是第二种方式。长期实践表明，常规增压泵存在泵效低、耗能大、易损坏等缺点。

如一专利号为ZL201520334071.5公开号为CN204804795U的中国发明专利《油井双作用节能注水增压设备》披露了一种无需外加大功率动力设备，利用机械换向阀和双作用柱塞增压泵解决高压水井注水难和能耗过大的问题，但仍存在以下缺点：

1、 通过机械换向阀和双作用柱塞增压泵，利用柱塞两端作用面积不同而受力大小不同的原理使管线来水增压，实际增压值较低，对于某些高压欠注井并不能满足要求。

2、 利用位置传感器控制机械换向阀的步进电机，从而控制柱塞的左右行程，本质上并不能完全解决柱塞可能产生的撞缸问题，因为步进电机带动阀芯旋转启闭机械换向阀的两个出口时存在一定时间差。

3、 仅在双作用柱塞泵的两个出口处设有单向阀，无法解决增压时可能产生的增压液回流问题，会导致增压效果不佳。

综上所述，现有油井双作用节能注水增压设备还有进一步改进的空间。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述现有技术所存在的不足，提供一种油田注水节能增压系统，该系统具有更好的增压效果，耗能低，可有效克服柱塞撞缸问题，机械换向阀与电磁阀结合使用，不仅具有更好的换向效果，而且故障率大大降低。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种油田注水节能增压系统，包括液压泵、油箱、机械换向阀、反馈电气控制箱、光电传感器、阀组、双作用往复式柱塞增压泵及连接管线，其特征在于：液压泵入口与油箱连接，液压泵出口与机械换向阀入口A连接，液压泵与机械换向阀入口A之间设置有溢流阀，溢流阀包括溢流阀出口A和溢流阀出口B；双作用往复式柱塞泵由双作用活塞缸与左右对称轴向布置的左柱塞泵与右柱塞泵构成，机械换向阀出口A和机械换向阀出口B分别与双作用活塞缸入口A和双作用活塞缸入口B连接，双作用活塞缸出口A和双作用活塞缸出口B分别与机械换向阀入口B和机械换向阀入口C连接，机械换向阀出口C与油箱连接，左右两个柱塞泵分别设置有入口和出口，左柱塞泵入口和右柱塞泵入口与来水管线连接，左柱塞泵出口和右柱塞泵出口与高压注水管线连接；所述的阀组包括溢流阀，电磁阀A、电磁阀B，单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D。

作为优化，所述的溢流阀入口与液压泵出口相连，所述溢流阀出口B与油箱相连，其作用在于防止机械换向阀入口A未及时开启，液压管线憋压而造成液压泵损坏。

作为优化，所述的机械换向阀出口A与活塞缸入口A之间设置有电磁阀A，机械换向阀出口B与活塞缸入口B之间设置有电磁阀B，电磁阀A与电磁阀B分别受光电传感器A与光电传感器B控制，防止柱塞撞缸。

作为优化，左柱塞泵入口与来水管线之间设置有单向阀A，右柱塞泵入口与来水管线之间设置有单向阀B，左柱塞泵出口与高压注水管线之间设置有单向阀C，右柱塞泵出口与高压注水管线之间设置有单向阀D，单向阀A与单向阀B可保证左右柱塞泵在加压时关闭，抽吸时开启，单向阀C与单向阀D可保证左右柱塞泵在加压时开启，抽吸时关闭。

作为优化，反馈电气控制箱与光电传感器、电磁阀、机械换向阀电机连接，接收光电传感器的信号，处理后将指令传输给电磁阀和机械换向阀电机。

作为优化，连接管线包括来水管线、高压注水管线、液压油管线、信号传输管线。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种油田注水节能增压系统，采用液压油作为增压介质，具有更好的增压效果，在双作用往复式柱塞泵进口和出口均设置有单向阀，可以防止加压时液体倒灌，在双作用往复式柱塞泵上设置有光电感应器和电磁阀，可完全消除可能发生的柱塞撞缸问题，并且通过电磁阀与机械换向阀双作用换向，可有效降低节能增压泵的故障率。

同时，本发明提供一种应用上述油田注水节能增压系统的油田注水方法：

所述方法包括以下步骤：

S1、将来水管线8与所述一种油田注水节能增压系统的所述左柱塞泵入口121和所述右柱塞泵入口131连接；所述油箱2中加注液压油；启动所述液压泵1与所述机械换向阀4的电机，使所述油田注水节能增压系统工作；

S2、液压泵1将油箱2中的液压油增压，经溢流阀3到达机械换向阀门入口A41处，若此时机械换向阀出口A44未开启，当液压油压力达到一定数值时，溢流阀出口A关闭，溢流阀出口B打开，带有压力的液压油流回油箱2，以避免液压泵1憋压造成损坏；

S3、当机械换向阀出口A44开启后，溢流阀出口B关闭，溢流阀出口A重新开启，液压油经机械换向阀出口A44、电磁阀A6、活塞缸入口A51进入活塞缸5，其中，电磁阀A6与电磁阀B7起始处于常开状态，此时机械换向阀入口B42关闭，活塞缸5中的液压油推动活塞向右运动，为右柱塞泵13中液体加压，当右柱塞泵13中液体压力增加到一定值时，单向阀B15关闭，单向阀D17开启，当左柱塞泵12中压力降低到一定程度时，单向阀A14开启，单向阀C16关闭，活塞继续推动柱塞为右柱塞泵13中液体加压，当柱塞移动到一定位置时会触发光电感应器B11，光电感应器B11将信号传送到反馈电气控制箱18进行处理，然后，反馈电气控制箱18将指令分别传送给电磁阀A6与机械换向阀电机，电磁阀A6通电断开，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A41关闭，机械换向阀出口B45开启，机械换向阀入口B42开启，机械换向阀入口C43关闭；

S4、当机械换向阀出口B45开启后，液压油经机械换向阀出口B45、电磁阀B7、活塞缸入口B52进入活塞缸5，推动活塞向左运动，此时，活塞缸5左腔室中的液压油经活塞缸出口A53、机械换向阀入口B42、机械换向阀出口C46进入油箱2，当左柱塞泵12中压力增加到一定值时，单向阀A14关闭，单向阀C16开启，当右柱塞泵13中压力降低到一定值时，单向阀B15开启，单向阀D17关闭，当左柱塞泵12中柱塞到达一定位置时，会触发光电感应器A10，光电感应器A10将信号传送到反馈电气控制箱18进行处理，反馈电气控制箱18再将处理结果以指令形式分别传送给电磁阀B7和机械换向阀电机，电磁阀B7通电断开，电磁阀A6断电开启，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A44重新开启，机械换向阀入口C43开启，活塞缸5右腔室中的液压油经活塞缸出口B54、机械换向阀入口C43、机械换向阀出口C46进入油箱2；

S5、重复步骤S1到S4，为注水井提供满足压力条件的高压水。

附图说明

图1为本发明示意图；

其中，1液压泵、2油箱、3溢流阀、4机械换向阀、41机械换向阀入口A、42机械换向阀入口B、43机械换向阀入口C、44机械换向阀出口A、45机械换向阀出口B、46机械换向阀C、5活塞缸、51活塞缸入口A、52活塞缸入口B、53活塞缸出口A、54活塞缸出口B、6电磁阀A、7电磁阀B、8来水管线、9高压注水管线、10光电传感器A、11光电传感器B、12左柱塞缸、121左柱塞缸入口、122左柱塞缸出口、13右柱塞缸、131右柱塞缸入口、132右柱塞缸出口、14单向阀A、15单向阀B、16单向阀C、17单向阀D、18反馈电气控制箱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

结合附图1所示，一种油田注水节能增压系统，包括液压泵1、油箱2、机械换向阀4、反馈电气控制箱18、光电传感器、阀组、双作用往复式柱塞增压泵及连接管线，其特征在于：液压泵入口与油箱2连接，液压泵出口与机械换向阀入口A41连接，液压泵1与机械换向阀入口A41之间设置有溢流阀3，双作用往复式柱塞泵由活塞缸5与左右对称的左柱塞泵12、右柱塞泵13构成，机械换向阀出口A44和机械换向阀出口B45分别与活塞缸入口A51和活塞缸入口B52连接，活塞缸出口A53和活塞缸出口B54分别与机械换向阀入口B42和机械换向阀入口C43连接，机械换向阀出口C46与油箱2连接，左右两个柱塞泵分别设置有入口和出口，左柱塞泵入口121和右柱塞泵入口131与来水管线8连接，左柱塞泵出口122和右柱塞泵出口132与高压注水管线9连接。所述的光电传感器由光电传感器A10和光电传感器B11两个组成。所述的阀组由溢流阀3，电磁阀A6、电磁阀B7，单向阀A14、单向阀B15、单向阀C16、单向阀D17组成。所述的溢流阀入口与液压泵出口相连，出口A与机械换向阀入口A41相连，出口B与油箱2相连。所述的机械换向阀出口A44与活塞缸入口A51之间设置有电磁阀A6、机械换向阀出口B45与活塞缸入口B52之间设置有电磁阀B7。所述的左柱塞泵12前端设置有光电传感器A10，右柱塞泵13前端设置有光电传感器B11。所述的左柱塞泵入口121与来水管线8之间设置有单向阀A14，右柱塞泵入口131与来水管线8之间设置有单向阀B15，左柱塞泵出口122与高压注水管线9之间设置有单向阀C16，右柱塞泵出口132与高压注水管线16之间设置有单向阀D17。所述反馈电气控制箱18与光电传感器、电磁阀、机械换向阀电机连接，所述连接管线包括来水管线8、高压注水管线9、液压油管线、信号传输管线。

在本实施例中，首先将来水管线8与注水节能增压系统的左柱塞泵入口121和右柱塞泵入口131连接，启动液压泵1与机械换向阀4的电机，使注水节能增压系统工作，液压泵1将油箱2中的液压油增压经溢流阀3到达机械换向阀入口A41处，若此时机械换向阀出口A44未开启假设机械换向阀出口A先开启，当液压油压力达到一定值时，溢流阀出口A关闭，溢流阀出口B打开，带有压力的液压油流回油箱2，从而避免液压泵1憋压造成损坏。当机械换向阀出口A44开启后，溢流阀出口B关闭，溢流阀出口A重新开启，液压油经机械换向阀出口A44、电磁阀A6、活塞缸入口A51进入活塞缸5，其中，电磁阀A6与电磁阀B7起始处于常开状态，此时机械换向阀入口B42关闭，活塞缸5中的液压油推动活塞向右运动，为右柱塞泵13中液体加压，当右柱塞泵13中液体压力增加到一定值时，单向阀B15关闭，单向阀D17开启，当左柱塞泵12中压力降低到一定程度时，单向阀A14开启，单向阀C16关闭，活塞继续推动柱塞为右柱塞泵13中液体加压，当柱塞移动到一定位置时会触发光电感应器B11，光电感应器B11将信号传送到反馈电气控制箱18进行处理，然后，反馈电气控制箱18将指令分别传送给电磁阀A6与机械换向阀电机，电磁阀A6通电断开，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A41关闭，机械换向阀出口B45开启，机械换向阀入口B42开启，机械换向阀入口C43关闭。当机械换向阀出口B45开启后，液压油经机械换向阀出口B45、电磁阀B7、活塞缸入口B52进入活塞缸5，推动活塞向左运动，此时，活塞缸5左腔室中的液压油经活塞缸出口A53、机械换向阀入口B42、机械换向阀出口C46进入油箱2，当左柱塞泵12中压力增加到一定值时，单向阀A14关闭，单向阀C16开启，当右柱塞泵13中压力降低到一定值时，单向阀B15开启，单向阀D17关闭，当左柱塞泵12中柱塞到达一定位置时，会触发光电感应器A10，光电感应器A10将信号传送到反馈电气控制箱18进行处理，反馈电气控制箱18再将处理结果以指令形式分别传送给电磁阀B7和机械换向阀电机，电磁阀B7通电断开，电磁阀A6断电开启，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A44重新开启，机械换向阀入口C43开启，活塞缸5右腔室中的液压油经活塞缸出口B54、机械换向阀入口C43、机械换向阀出口C46进入油箱2。上述过程不断反复，为注水井提供满足压力条件的高压水。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种油田注水节能增压系统且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种油田注水节能增压系统，包括液压泵、油箱、机械换向阀、反馈电气控制箱、光电传感器、阀组、双作用往复式柱塞增压泵及连接管线，其特征在于：液压泵入口与油箱连接，液压泵出口与机械换向阀入口A连接，液压泵与机械换向阀入口A之间设置有溢流阀，溢流阀包括溢流阀出口A和溢流阀出口B；双作用往复式柱塞泵由双作用活塞缸与左右对称轴向布置的左柱塞泵与右柱塞泵构成，机械换向阀出口A和机械换向阀出口B分别与双作用活塞缸入口A和双作用活塞缸入口B连接，双作用活塞缸出口A和双作用活塞缸出口B分别与机械换向阀入口B和机械换向阀入口C连接，机械换向阀出口C与油箱连接，左右两个柱塞泵分别设置有入口和出口，左柱塞泵入口和右柱塞泵入口与来水管线连接，左柱塞泵出口和右柱塞泵出口与高压注水管线连接；所述的阀组包括溢流阀，电磁阀A、电磁阀B，单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D。

2.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：该注水节能增压系统由系统内配置的液压系统提供增压压力。

3.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：所述的溢流阀入口与液压泵出口相连，所述溢流阀出口B与油箱相连。

4.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：所述的机械换向阀出口A与活塞泵入口A之间设置有电磁阀A、机械换向阀出口B与活塞泵入口B之间分别设置有电磁阀B。

5.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：所述的左柱塞泵入口与来水管线之间设置有单向阀A，右柱塞泵入口与来水管线之间设置有单向阀B，左柱塞泵出口与高压注水管线之间设置有单向阀C，右柱塞泵出口与高压注水管线之间设置有单向阀D。

6.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：反馈电气控制箱与光电传感器、电磁阀、机械换向阀电机连接。

7.根据权利要求1所述的一种油田注水节能增压系统，其特征在于：连接管线包括来水管线、高压注水管线、液压油管线、信号传输管线。

8.一种应用权利要求1至8任一权利要求所述的油田注水节能增压系统的油层注水方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将来水管线（8）与权利要求1至8任一权利要求所述的一种油田注水节能增压系统的所述左柱塞泵入口（121）和所述右柱塞泵入口（131）连接；所述油箱（2）中加注液压油；启动所述液压泵（1）与所述机械换向阀（4）的电机，使所述油田注水节能增压系统工作；

S2、液压泵（1）将油箱（2）中的液压油增压，经溢流阀（3）到达机械换向阀门入口A（41）处，若此时机械换向阀出口A（44）未开启，当液压油压力达到一定数值时，溢流阀出口A关闭，溢流阀出口B打开，带有压力的液压油流回油箱（2），以避免液压泵（1）憋压造成损坏；

S3、当机械换向阀出口A（44）开启后，溢流阀出口B关闭，溢流阀出口A重新开启，液压油经机械换向阀出口A（44）、电磁阀A（6）、活塞缸入口A（51）进入活塞缸（5），其中，电磁阀A（6）与电磁阀B（7）起始处于常开状态，此时机械换向阀入口B（42）关闭，活塞缸（5）中的液压油推动活塞向右运动，为右柱塞泵（13）中液体加压，当右柱塞泵（13）中液体压力增加到一定值时，单向阀B（15）关闭，单向阀D（17）开启，当左柱塞泵（12）中压力降低到一定程度时，单向阀A（14）开启，单向阀C（16）关闭，活塞继续推动柱塞为右柱塞泵（13）中液体加压，当柱塞移动到一定位置时会触发光电感应器B（11），光电感应器B（11）将信号传送到反馈电气控制箱（18）进行处理，然后，反馈电气控制箱（18）将指令分别传送给电磁阀A（6）与机械换向阀电机，电磁阀A（6）通电断开，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A（41）关闭，机械换向阀出口B（45）开启，机械换向阀入口B（42）开启，机械换向阀入口C（43）关闭；

S4、当机械换向阀出口B（45）开启后，液压油经机械换向阀出口B（45）、电磁阀B（7）、活塞缸入口B（52）进入活塞缸（5），推动活塞向左运动，此时，活塞缸（5）左腔室中的液压油经活塞缸出口A（53）、机械换向阀入口B（42）、机械换向阀出口C（46）进入油箱（2），当左柱塞泵（12）中压力增加到一定值时，单向阀A（14）关闭，单向阀C（16）开启，当右柱塞泵（13）中压力降低到一定值时，单向阀B（15）开启，单向阀D（17）关闭，当左柱塞泵（12）中柱塞到达一定位置时，会触发光电感应器A（10），光电感应器A（10）将信号传送到反馈电气控制箱（18）进行处理，反馈电气控制箱（18）再将处理结果以指令形式分别传送给电磁阀B（7）和机械换向阀电机，电磁阀B（7）通电断开，电磁阀A（6）断电开启，机械换向阀阀芯在电机带动下旋转，机械换向阀出口A（44）重新开启，机械换向阀入口C（43）开启，活塞缸（5）右腔室中的液压油经活塞缸出口B（54）、机械换向阀入口C（43）、机械换向阀出口C（46）进入油箱（2）；

S5、重复步骤S1到S4，为注水井提供满足压力条件的高压水。