CN207393451U - 一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，应用于煤层气地质勘探领域，其包括柱塞泵、与所述柱塞泵连接的管柱和控制单元，所述控制单元包括输入模块、控制器和变频器，所述输入单元包括设置在管柱内的压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与变频器电连接，所述变频器与柱塞泵上的电机电连接，本实用新型结构简单、设计新颖，真正实现了注入过程中流量的稳定和注入压力的平稳，提高了试井工艺自动化程度与试井解释的准确性，为行业的健康发展做出了贡献。

Description

一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及煤层气地质勘探领域，具体的说是一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置。

背景技术

目前，注入压降试井作为求取煤层气储层参数的一项主要工艺手段已被广泛应用，而此项测试工艺关键的因素是测试注入排量。注入排量不单单是指排量的大小，更主要的是排量的恒定。

煤层气微破裂试验和注入／压降测试过程中都需要一套地面泵注系统向煤层先注入流体。根据煤层气测试的要求，地面泵注系统要求注入压力平稳、注入量稳定。煤层气试井注入时，地面泵注系统一般利用可调高压阀由人工控制注入流量，其流量通过水罐中液位计的液面变化与注入时间计算来确定。在注入测试时需要根据计算的注入流量变化，不断调节控制阀门来保证稳定的注入流量。由于煤层气注入测试时一般注入量很小，人工调节很难保证注入流量稳定，导致注入压力曲线不规范并影响后期资料解释结果。

传统泵注系统在注入阶段存在早期压力上升快、中期压力不稳的现象，原因是调节高压阀难以精确控制流量。由于注入阶段注入量不稳定，使得关井后的压降解释结果与实际结果存在误差，降低了测试分析结果的可靠性，注入阶段压力曲线也无法用于分析解释。

为解决这一问题，确保注入过程中流量的稳定性与注入控制精度，提高测试工艺自动化程度和试井解释的准确性，需要研制一种能稳定、精确控制流量的装置。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，该自动控制装置不受人为因素的影响能精确控制流量和压力的恒定。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型包括柱塞泵、与所述柱塞泵连接的管柱和控制单元，所述控制单元包括输入模块、控制器和变频器，所述输入单元包括设置在管柱内的压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与变频器电连接，所述变频器与柱塞泵上的电机电连接。

进一步的，所述控制单元还包括信息输入单元和信息显示单元，所述控制器分别与信息输入单元、信息显示单元电连接。

进一步的，所述信息输入单元为键盘。

进一步的，所述信息显示单元为显示器。

进一步的，所述控制器为智能控制单元。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：

本实用新型结构简单、设计新颖，通过控制变频器改变电机及柱塞泵的转速，实现柱塞泵的无级调速运行。保证了注入过程中流量的稳定和注入压力的平稳，提高了试井工艺自动化程度与试井解释的准确性。而且，工作过程中，电机和柱塞泵稳速运行，降低了噪音，减轻了振动，改善了工作环境，同时延长了设备的使用寿命，减少了维修工作量。

附图说明

图1是本实用新型的结构连接示意图。

其中，1、键盘；2、控制器；3、变频器；4、电机；5、柱塞泵；6、压力传感器7、管柱；8、流量传感器；9、显示器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，结构如图1所示，其包括柱塞泵5、与所述柱塞泵5连接的管柱7和控制单元，所述控制单元智能控制柱塞泵5的泵注流量和压力。

所述控制单元包括输入模块、控制器2和变频器3，所述输入单元包括设置在管柱7内的压力传感器6和流量传感器8，所述压力传感器6和流量传感器8均与控制器2的输入端电连接，所述压力传感器6连续采集管柱7内泵注压力信号，并将压力信号转换为电流信号传送至控制器2的输入端，所述流量传感器8连续采集管柱7内泵注流量信号，并将流量信号转换为电流信号传送至控制器2的输入端；所述控制器2接到压力传感器6和流量传感器8的电信号以后，经过计算、比较和判断以后经控制器2的输出端与变频器3电连接控制变频器3动作，所述变频器3与柱塞泵5上的电机4电连接，即达到控制器2间接控制柱塞泵5的电机4的转速进而控制泵注的流量和压力。

所述控制单元还包括信息输入单元和信息显示单元，所述控制器2分别与信息输入单元、信息显示单元电连接，所述信息输入单元为键盘1，也可以是按钮、按键均可，所述信息显示单元为显示器9。所述键盘1将设定值输入控制器2内并通过显示器9显示，且显示器9还能显示工作过程的实时流量值和压力值。

所述控制器2为智能控制单元，可以为PID调节器、PLC控制单元或者是单片机等，所述控制器2能将流量传感器8和压力传感器6采集的流量值和压力值转化为计算数值并与现场设定数值进行对比后，将调整数值传送给变频器3，变频器3根据调整数值输出交流电源至电机4；变频器3根据调整数值输出一定频率的交流电源至柱塞泵5的电机4，驱动柱塞泵5变频运行，并在安全压力范围内输出恒定的注水流量，保证注水系统的流量与控制器2的给定流量匹配，实现煤层气试井的定排量自动泵注。

首先将控制器2与低压直流电源连接，变频器3与380V的交流电源连接。之后工作过程中，由流量传感器8连续采集流量信号，并将此流量信号转换为4-20mA的电流信号传送至控制器2的输入端，控制器2将反馈回来的流量信号与设定值进行比较和运算，如果实际感应流量值比设定值低，则发出指令控制柱塞泵5的电机4加速运行；如果比设定流量高，则控制柱塞泵5的电机4减速运行；当达到设定流量时，水泵就维持在该频率上；调节过程靠控制器2自动控制连续不间断，从而保证柱塞泵5的出口压力在一个很小的区间内波动，进而实现出口流量基本恒定；由压力传感器6连续采集压力信号，并将此压力信号转换为4-20mA的电流信号传送至控制器2，控制器2将反馈回来的压力信号与设定的安全压力值进行比较和运算，如果实际感应压力值比设定值低，则发出指令控制柱塞泵5按照设定的流量泵注；如果比设定安全压力高或相等，则控制柱塞泵5减速运行，以控制注水压力在安全压力以内。

Claims (5)

1.一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，其特征在于：包括柱塞泵（5）、与所述柱塞泵（5）连接的管柱（7）和控制单元，所述控制单元包括输入模块、控制器（2）和变频器（3），所述输入单元包括设置在管柱（7）内的压力传感器（6）和流量传感器（8），所述压力传感器（6）和流量传感器（8）均与控制器（2）的输入端电连接，所述控制器（2）的输出端与变频器（3）电连接， 所述变频器（3）与柱塞泵（5）上的电机（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，其特征在于：所述控制单元还包括信息输入单元和信息显示单元，所述控制器（2）分别与信息输入单元、信息显示单元电连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，其特征在于：所述信息输入单元为键盘（1）。

4.根据权利要求2所述的一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，其特征在于：所述信息显示单元为显示器（9）。

5.根据权利要求4所述的一种煤层气试井泵定排量泵注自动控制装置，其特征在于：所述控制器（2）为智能控制单元。