CN107575213A - 一种井下全自动智能化泡排剂投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，包括依次连接的采气管柱、第一储剂室壳体和第二储剂室壳体，第一储剂室壳体和第二储剂室壳体通过接头连接，接头下表面设置有变径加药室壳体，变径加药室壳体为锥状，且尖部向下，且变径加药室壳体在第二储剂室壳体内部，变径加药室壳体底部设置有开口，开口处设置有投放开关，第二储剂室壳体底部设置为带孔盲板，第二储剂室壳体表面设置有多个进水孔，第二储剂室壳体内部设置有液位压力探测控制器。本发明在整个运行过程中，根据积液液位和地层压力两个参数，对于井下投放泡排剂进行控制，没有人工参与，节省人力，还起到自动化智能投放的作用，对井下数据直接测量，提高了泡排剂的投放效率。

Description

一种井下全自动智能化泡排剂投放装置

技术领域

本发明属于油气田采气装置技术领域，涉及一种井下全自动智能化泡排剂投放装置。

背景技术

伴随着气井开采的进行，井下积液也逐渐增多，开采的前期，由于天然能较强，气体的携液能量和地层能量共同作用，可以将大部分积液排出，但到开采中后期，由于采气量下降以及地层能量的消耗殆尽，井下积液无法及时排除，导致产量迅速下降，甚至水淹停产，严重影响气井的正常生产。目前，针对井底积液的问题，多采用车载方式向井内投放液体泡排剂，或者人工方式向井内投放固体泡排剂，增加气相含量，对于这两种投放方式，耗费人力物力过大的同时，由于井上记录井口数据也存在滞后，不准确等问题，存在进一步改善的空间

现有的自动投放装置主要存在两个问题，一是主要根据井口的测量数据进行井下情况推测。这样由于推测出的井下数据多是靠经验公式，准确度较低；二是将中心处理装置设置在地面，用电缆引入井下来获取井下数据，但是这样一方面电缆在井下，由于条件复杂多变会加快其老化，并不易更换，同时气井大部分深度都在大于2000米，在井下设置电缆工程量过大；这些问题都限制了现有自动投放装置工作效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，提高了现有泡排剂投放装置在井下投放泡排剂的效率。

本发明所采用的技术方案是，一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，包括依次连接的采气管柱、第一储剂室壳体和第二储剂室壳体，第一储剂室壳体和第二储剂室壳体通过接头连接，接头下表面设置有变径加药室壳体，变径加药室壳体为锥状，且尖部向下，且变径加药室壳体在第二储剂室壳体内部，变径加药室壳体底部设置有开口，开口处设置有投放开关，第二储剂室壳体底部设置为带孔盲板，第二储剂室壳体表面设置有多个进水孔，第二储剂室壳体内部设置有液位压力探测控制器。

本发明的特点还在于，

投放开关包括设置在开口外围的中空筒体，筒体上端固定在变径加药室壳体外表面，且筒体的横截面积大于开口的横截面积，筒体内壁通过弹簧连接有滑块，滑块置于筒体内部，且滑块上表面正好与开口处端面接触，滑块固定连接有连杆，连杆一端伸出筒体，连杆伸出筒体的一端设置有第一永久磁铁。

液位压力探测控制器包括密封壳体，密封壳体中设置有单片机，单片机分别连接有压力传感器、投放控制器和液位启动器，压力传感器位于密封壳体外部，投放控制器位于密封壳体内部，液位启动器一部分位于密封壳体外部，液位启动器另一部分位于密封壳体内部。

液位启动器包括液位启动开关，液位启动开关通过导线分别连接有第一电源和单片机。

单片机的型号为MSP430F2619S-HT。

液位启动开关包括端面相对的第一连动杆和第二连动杆，第一连动杆和第二连动杆的相对端面均设置有第二永久磁铁，第一连动杆的另一端设置有浮球，第二连动杆的另一端设置有触头，触头一侧设置有触点开关，其中，浮球和第一连动杆均位于密封壳体外部，第一连动杆中部设置有第一转轴，第一转轴固定在第二储剂室壳体的内表面，第二连动杆和触点开关均位于密封壳体内部，第二连动杆中部设置有第二转轴，第二转轴固定在密封壳体内壁。

投放控制器包括依次连接的第二电源、模拟控制开关和螺线管，模拟控制开关通过导线与单片机连接，螺线管固定在密封壳体中，且螺线管与第一永久磁铁的位置对应。

模拟控制开关为CD4066四路双向开关。

本发明的有益效果是：本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置在井下安放压力传感器对所需井下数据进行直接测量，并将核心处理器件设置为单片机，且单片机位于井下，经过单片机对井下数据的处理，控制投放装置进行泡排剂的投放，由于所测量的数据均为井下的直接数据，提高了数据的准确性和实时性；同时，由于测量处理均在井下完成，省去了大量且繁琐的连接电缆工程，也避免了通过电缆将井下采集数据传输到地面的不便，最重要的是本发明在整个运行过程中，根据积液液位和地层压力两个参数，对于井下投放泡排剂进行控制，没有人工参与，节省人力，还起到自动化智能投放的作用，对井下数据直接测量，提高了泡排剂的投放效率。

附图说明

图1是本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置的结构示意图；

图2是本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置中投放开关的结构示意图；

图3是本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置中液位压力探测控制器的结构示意图；

图4是本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置中液位启动开关的结构示意图。

图中，1.采气管柱，2.第一储剂室壳体，3.第二储剂室壳体，4.接头，5.变径加药室壳体，6.开口，7.投放开关，8.带孔盲板，9.液位压力探测控制器，10.进水孔，11.筒体，12.弹簧，13.滑块，14.第一永久磁铁，15.密封壳体，16.单片机，17.压力传感器，18.第二转轴，19.液位启动开关，20.第一电源，21.第一连动杆，22.浮球，23.第二连动杆，24.第二永久磁铁，25.第一转轴，26.触头，27.触点开关，28.螺线管，29.第二电源，30.模拟控制开关，31.连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，如图1所示，包括依次连接的采气管柱1、第一储剂室壳体2和表面设置有多个进水孔10的第二储剂室壳体3，第一储剂室壳体2和第二储剂室壳体3通过接头4连接，接头4下表面设置有锥状变径加药室壳体5，且变径加药室壳体5尖部向下，变径加药室壳体5在第二储剂室壳体3内部，变径加药室壳体5底部设置有开口6，开口6处设置有投放开关7，第二储剂室壳体3底部设置为带孔盲板8，第二储剂室壳体3内部设置有液位压力探测控制器9。

如图2所示，投放开关7包括设置在开口6外围的中空筒体11，筒体11上端固定在所述变径加药室壳体5外表面，且筒体11的横截面积大于开口6的横截面积，筒体11内壁通过弹簧12连接有滑块13，滑块13置于筒体11内部，且滑块13上表面正好与开口6处端面接触，滑块13固定连接有连杆31，连杆31一端伸出筒体11，连杆31伸出筒体11的一端设置有第一永久磁铁14。

如图3所示，液位压力探测控制器9包括密封壳体15，密封壳体15中设置有单片机16，单片机16分别连接有压力传感器17、投放控制器和液位启动器，压力传感器17位于密封壳体15外部，投放控制器位于密封壳体15内部，液位启动器一部分位于密封壳体15外部，液位启动器另一部分位于密封壳体15内部。

如图3所示，液位启动器包括液位启动开关19，液位启动开关19通过导线分别连接有第一电源20和单片机16。

如图4所示，液位启动开关19包括端面相对的第一连动杆21和第二连动杆23，第一连动杆21和第二连动杆23的相对端面均设置有第二永久磁铁24，第一连动杆21的另一端设置有浮球22，第二连动杆23的另一端设置有触头26，触头26一侧设置有触点开关27，其中，浮球22和第一连动杆21均位于密封壳体15外部，第一连动杆21中部设置有第一转轴25，第一转轴25固定在第二储剂室壳体3的内表面，第二连动杆23和触点开关27均位于密封壳体15内部，第二连动杆23中部设置有第二转轴18，第二转轴18固定在密封壳体15内壁。

投放控制器包括依次连接的第二电源29、模拟控制开关30和螺线管28，模拟控制开关30通过导线与单片机16连接，螺线管28固定在密封壳体15中，且螺线管28与第一永久磁铁14的位置对应。

由于井场环境恶劣，尤其是井下的高温条件，对于很多电子元器件的运行都提出了很高的要求，同时，井下安装的装置的取换不容易。本发明所选用的单片机16型号为MSP430F2619S-HT，其芯片的正常工作温度范围是-55℃至150℃，工作上限温度150℃能够满足井下温度要求；MSP430F2619S-HT单片机具有低功耗的特点，由于MSP430F2619S-HT单片机可已在软件编程中关闭单片机中当前不用的功能单元，这样通过软件编程的优化便可以大幅度降低其功耗，而这种低功耗的特点意味着MSP430F2619S-HT单片机的芯片相较于其他类型的单片机芯片，在同样的电量情况下，有更长的工作时间，这种特点特别适合在井下取换不方便的情况下使用，可以尽量延长单片机在一定电量下的使用时间。

本发明所选用的模拟控制开关30为CD4066四路双向开关，CD4066四路双向开关的能够实现单片机16输出电信号对于螺线管31电路通断的控制，并且CD4066四路双向开关工作最高限定温度为125℃，这也符合井下温度状况的要求。

本发明的井下全自动智能化泡排剂投放装置在进行泡排剂的投放时具体工作方式如下：

当井下液位升高时，浮力推动浮球22向上运动，浮球22上升后，通过第一转轴25带动第一连动杆21向下运动，第一连动杆21上的第一永久磁铁14联动第二连动杆23一端向下运动而另一端向上运动，使触头26闭合触点开关27，实现了液位启动开关19的控制作用。这部分在本发明中是测液位的传感器，来测量本装置的第一个输入量液位高度。

在压力信号输入过程中，压力传感器17测量在地层压力产生变化后，将其转化为实时变化的模电信号，经过模/数转换后，给单片机16输入对应的数字信号，单片机16对于压力传感器17输入的信号数据进行存储，计数器(单片机内部工作单元)定时一小时，每过一小时将当前数据与一小时前的数据进行差运算，并将结果与安全值进行比较，若结果大于安全值，则输出高电平，通过以上过程来测量本装置的第二个输入量地层压力的实时变化。

将上述的液位信号与地层压力的输入信号再输入单片机16进行逻辑与运算，实现如下逻辑功能：当两个输入量有一者为高电平时，单片机输出端输出高电平。

当单片机16输出高电平时，模拟控制开关30打开，螺线管31两端产生电流，中间铁心被磁化，从而产生磁力，对由第一永久磁铁14产生吸引，从而使滑块13打开，弹簧12被挤压，泡排剂从出口6排出；当液位和压力都在安全值范围内，单片机16输出低电平，模拟控制开关30关闭，螺线管31的磁性消失，弹簧12恢复自然状态，滑块13在弹簧12的作用下将开口6密封，完成一个周期的投放过程。

通过上述方式，本发明一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，在井下安放压力传感器17对所需井下数据进行直接测量，并将核心处理器件设置为单片机16，且单片机16也位于井下，经过单片机16对井下数据的处理，控制投放装置进行泡排剂的投放，这样所测量的数据均为井下的直接数据，提高了数据的准确性和实时性，同时，由于测量处理均在井下完成，也避免了井下连接电缆时有可能带来的不便，最重要的是本发明在整个运行过程中，根据积液液位和地层压力两个参数，对于井下投放泡排剂进行控制，没有人工参与，节省人力，还起到自动化智能投放的作用，对井下数据直接测量，提高了泡排剂的投放效率。

Claims (8)

1.一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，包括依次连接的采气管柱(1)、第一储剂室壳体(2)和第二储剂室壳体(3)，所述第一储剂室壳体(2)和第二储剂室壳体(3)通过接头(4)连接，所述接头(4)下表面设置有变径加药室壳体(5)，所述变径加药室壳体(5)为锥状，且尖部向下，且所述变径加药室壳体(5)在第二储剂室壳体(3)内部，所述变径加药室壳体(5)底部设置有开口(6)，所述开口(6)处设置有投放开关(7)，所述第二储剂室壳体(3)底部设置为带孔盲板(8)，所述第二储剂室壳体(3)表面设置有多个进水孔(10)，所述第二储剂室壳体(3)内部设置有液位压力探测控制器(9)。

2.根据权利要求1所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述投放开关(7)包括设置在所述开口(6)外围的中空筒体(11)，所述筒体(11)上端固定在所述变径加药室壳体(5)外表面，且所述筒体(11)的横截面积大于开口(6)的横截面积，所述筒体(11)内壁通过弹簧(12)连接有滑块(13)，滑块(13)置于筒体(11)内部，且所述滑块(13)上表面正好与开口(6)处端面接触，所述滑块(13)固定连接有连杆(31)，所述连杆(31)一端伸出筒体(11)，所述连杆(31)伸出筒体(11)的一端设置有第一永久磁铁(14)。

3.根据权利要求2所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述液位压力探测控制器(9)包括密封壳体(15)，密封壳体(15)中设置有单片机(16)，所述单片机(16)分别连接有压力传感器(17)、投放控制器和液位启动器，所述压力传感器(17)位于密封壳体(15)外部，所述投放控制器位于密封壳体(15)内部，所述液位启动器一部分位于密封壳体(15)外部，所述液位启动器另一部分位于密封壳体(15)内部。

4.根据权利要求3所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述液位启动器包括液位启动开关(19)，所述液位启动开关(19)通过导线分别连接有第一电源(20)和所述单片机(16)。

5.根据权利要求4所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述单片机(16)的型号为MSP430F2619S-HT。

6.根据权利要求4或5所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述液位启动开关(19)包括端面相对的第一连动杆(21)和第二连动杆(23)，所述第一连动杆(21)和第二连动杆(23)的相对端面均设置有第二永久磁铁(24)，所述第一连动杆(21)的另一端设置有浮球(22)，所述第二连动杆(23)的另一端设置有触头(26)，所述触头(26)一侧设置有触点开关(27)，其中，所述浮球(22)和第一连动杆(21)均位于密封壳体(15)外部，所述第一连动杆(21)中部设置有第一转轴(25)，所述第一转轴(25)固定在第二储剂室壳体(3)的内表面，所述第二连动杆(23)和触点开关(27)均位于密封壳体(15)内部，所述第二连动杆(23)中部设置有第二转轴(18)，所述第二转轴(18)固定在密封壳体(15)内壁。

7.根据权利要求3所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述投放控制器包括依次连接的第二电源(29)、模拟控制开关(30)和螺线管(28)，所述模拟控制开关(30)通过导线与单片机(16)连接，所述螺线管(28)固定在密封壳体(15)中，且所述螺线管(28)与第一永久磁铁(14)的位置对应。

8.根据权利要求7所述的一种井下全自动智能化泡排剂投放装置，其特征在于，所述模拟控制开关(30)为CD4066四路双向开关。