CN201934082U - 采油井电动分层配产器测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采油井电动分层配产器测控系统，它结构简单，使用方便，在保证供液能力的前提下，建立合理的生产压差，限制高含水层的产液量，可减少油、水井间无效水循环，减小层间差异，从而降低综合含水，提高油藏动用程度，进一步挖掘剩余石油。它包括地上系统和井下系统，地上系统通过地面的三相高压电抗器将直流电压加到三相潜油动力电缆上，在井下潜油电动机的星点引出线上，通过DC/DC模块获取直流电压，为井下系统提供直流电源，星点引出线为正极，大地为直流电源负极，井下系统密封安装于电潜泵井分层配产管柱的电动配产器中。

Description

采油井电动分层配产器测控系统

技术领域

本实用新型涉及一种采油井电动分层配产器测控系统。

背景技术

我国油田在20世纪70年代开始应用偏心配产技术，收到了很好的效果。而对于电潜泵井，由于测试、调配通道被电潜泵占据，常规偏心分层配产无法实现，导致部分电潜泵井因高含水而关井，影响油田生产。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种采油井电动分层配产器测控系统，它结构简单，使用方便，在保证供液能力的前提下，建立合理的生产压差，限制高含水层的产液量，可减少油、水井间无效水循环，减小层间差异，从而降低综合含水，提高油藏动用程度，进一步挖掘剩余石油。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种采油井电动分层配产器测控系统，它包括地上系统和井下系统，地上系统通过地面的三相高压电抗器将直流电压加到三相潜油动力电缆上，在井下潜油电动机的星点引出线上，通过DC/DC模块获取直流电压，为井下系统提供直流电源，星点引出线为正极，大地为直流电源负极，井下系统密封安装于电潜泵井分层配产管柱的电动配产器中。

所述井上系统包括井上单片机，它与电力载波模块I连接，电力载波模块I与三相电源线上的高压电抗器连接，高压电抗器与三相潜油动力电缆连接。

所述井下系统包括井下单片机，流量传感器通过转换电路与井下单片机输入端连接，压力传感器通过滤波电路与井下单片机输入端连接；同时井下单片机输入端还分别与复位电路、晶振电路、掉电检测电路和电源电路连接；井下单片机与电平转换模块双向通信，电平转换模块与电力载波模块II双向通信；井下单片机还与驱动器双向通信，驱动器与步进电动机双向通信。

所述井上单片机和井下单片机均为MSP430型。

所述复位电路为TPS3823芯片。

所述晶振电路采用8MHz和32kHz两种晶体振荡器，分别给井下单片机的CPU和片内其他模块提供时钟源。

所述电力载波模块I和电力载波模块II均为KQ一300型。

本实用新型包括地上系统和井下系统两部分，地上系统提供直流24V电源，通过地面的三相高压电抗器将直流电压加到三相潜油动力电缆上，在井下潜油电动机的星点引出线上，通过DC/DC模块获取直流电压，为井下系统提供直流电源(星点引线为正极，大地为直流电源负极)。由于井下系统与地上系统之间需要通过大地构成电气回路，所以一定要将地上系统的接地与井口地线保持良好连接。

两电力线载模块是以半双工方式工作的，因此在地上和井下两个电力线载波通讯模块两端需要分别与单片机系统相连，通过各自的电力载波模块完成控制信号的耦合及测量信号的解耦。

井上MSP430单片机通过RS232接口实现通信。井下系统将测得的流量和压力等信号由电力载波模块II加到潜油电动机星点引线上，通过三相电缆送到地面，然后通过高压电抗器提取信号，电力载波模块I对信号解调，再由井上MSP430单片机系统转发到工控计算机显示处理；地上系统根据所得参数值发送控制指令，将指令信号由井上MSP430单片机和电力载波模块I加到高压电抗器，通过三相电缆传送到井下，井下系统通过电力载波模块II从潜油电动机的星点接收控制指令，控制步进电动机实现对分层配产器的调节。井下系统密封安装于电潜泵井分层配产管柱的电动配产器中控制系统硬件主要由MSP430F149单片机、电源电路、掉电检测电路、晶振电路、复位电路、压力传感器、电磁流量传感器、电平转换电路、电力载波模块、驱动器和步进电动机等组成。

本实用新型中两单片机均采用TI公司的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器MSP430F149。该单片机的电源电压采用3.3V低电压，所以这里采用SN74LVC4245A作为MSP430F149与其它+5V电路的接口芯片。MSP430F149片内集成了12位200kHz的AD转换器、内部温度传感器和60kb的FLASH ROM，方便数据的采集、温度的监测和重要数据的保护。

电源电路主要提供3.3V直流电。掉电检测电路实现掉电时重要数据的保存，当掉电或者电压低于阈值电压时系统将重要数据写入FLASH存储器，实现数据的保存。复位电路采用TPS3823芯片，该芯片集成硬件看门狗和电源电压监测模块，当程序跑飞或者电压低于2.93V时，发出复位信号，使单片机复位，保证系统的稳定运行。晶振电路包括8MHz和32kHz 2种晶体振荡器，分别给单片机的CPU和片内其他模块提供时钟源电力载波模块的核心器件采用四川I科强的KQ一300，该器件采用频移键控FSK方式，工作频率125～131kHz，波特率0～4800b/s可调整，工作模式为半双工通信。本模块以低压电力线作为信号(数据)传输的媒体，也适用于平行线或双绞线等传输媒体。在这里采用星点通信方式，以潜油电动机星点引出线和大地作为通信信道。

井下单片机根据井上单片机给出的信号控制步进电动机正反向旋转，改变分层配产器调节阀的开度，从而调整生产压差，控制分层产量。步进电动机采用东方马达公司的CRK543AP-P36。该电动机为DC+24V供电，容许转矩为3N·m，减速比为1∶36，额定电流0.75A，安装尺寸为42mm×42mm×74.5mm，驱动器安装尺寸为25mm×45mm×65mm，完全满足井下空间限制的要求(直径60mm)。

本实用新型的有益效果是：(1)采用全机械式结构，克服了液压震击器和液压减震器对密封性能的依赖，从根本上解决产品的性能问题，即使内部密封失效，产品还能继续使用，提高了产品的可靠性；(2)避免带岩屑颗粒高速气流形成涡流，延长了使用寿命。(3)选用抗气蚀材料，采用先进的适合空气钻井的密封形式设计，使震击器、减震器能满足油气井高温、易气蚀等欠平衡钻井工况的使用要求。(4)采用新的表面强化处理工艺和二级密封结构，使震击器、减震器避免遭受高密度氧气的侵袭，最大限度地保护工具的关键密封表面，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为井下系统的结构示意图。

其中，1、地上系统，2、井下系统，3、三相高压电抗器，4、三相潜油动力电缆，5、井上单片机，6、电力载波模块I，7、井下单片机，8、流量传感器，9、转换电路，10、压力传感器，11、滤波电路，12、复位电路，13、晶振电路，14、掉电检测电路，15、电源电路，16、电平转换模块，17、电力载波模块II，18、驱动器，19、步进电动机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

图1中，它包括地上系统1和井下系统2，地上系统1通过地面的三相高压电抗器3将直流电压加到三相潜油动力电缆4上，在井下潜油电动机的星点引出线上，通过DC/DC模块获取直流电压，为井下系统2提供直流电源，星点引出线为正极，大地为直流电源负极，井下系统2密封安装于电潜泵井分层配产管柱的电动配产器中。

所述井上系统1包括井上单片机5，它与电力载波模块I6连接，电力载波模块I6与三相电源线上的高压电抗器3连接，高压电抗器3与三相潜油动力电缆4连接。

所述井下系统2包括井下单片机7，流量传感器8通过转换电路9与井下单片机7输入端连接，压力传感器10通过滤波电路11与井下单片机7输入端连接；同时井下单片机7输入端还分别与复位电路12、晶振电路13、掉电检测电路14和电源电路15连接；井下单片机7与电平转换模块16双向通信，电平转换模块16与电力载波模块II17双向通信；井下单片机7还与驱动器18双向通信，驱动器18与步进电动机19双向通信。

所述井上单片机5和井下单片机7均为MSP430型。

所述复位电路12为TPS3823芯片。

所述晶振电路13采用8MHz和32kHz两种晶体振荡器，分别给井下单片机7和其他模块提供时钟源。

所述电力载波模块I6和电力载波模块II17均为KQ一300型。

Claims (7)

1.一种采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，它包括地上系统和井下系统，地上系统通过地面的三相高压电抗器将直流电压加到三相潜油动力电缆上，在井下潜油电动机的星点引出线上，通过DC/DC模块获取直流电压，为井下系统提供直流电源，星点引出线为正极，大地为直流电源负极，井下系统密封安装于电潜泵井分层配产管柱的电动配产器中。

2.如权利要求1所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述井上系统包括井上单片机，它与电力载波模块I连接，电力载波模块I与三相电源线上的高压电抗器连接，高压电抗器与三相潜油动力电缆连接。

3.如权利要求1所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述井下系统包括井下单片机，流量传感器通过转换电路与井下单片机输入端连接，压力传感器通过滤波电路与井下单片机输入端连接；同时井下单片机输入端还分别与复位电路、晶振电路、掉电检测电路和电源电路连接；井下单片机与电平转换模块双向通信，电平转换模块与电力载波模块II双向通信；井下单片机还与驱动器双向通信，驱动器与步进电动机双向通信。

4.如权利要求2或3所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述井上单片机和井下单片机均为MSP430型。

5.如权利要求3所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述复位电路为TPS3823芯片。

6.如权利要求2所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述晶振电路采用8MHz和32kHz两种晶体振荡器，分别给井下单片机的CPU和片内其他模块提供时钟源。

7.如权利要求2所述的采油井电动分层配产器测控系统，其特征是，所述电力载波模块I和电力载波模块II均为KQ一300型。

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