專利名稱：水力自動調(diào)壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于油井注水的水力自動調(diào)壓系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
油田采油過程中，為了將原油從地下巖層的縫隙間趨出，往往需要向油井內(nèi)注水。 而不同的油井內(nèi)的壓力不同，有高有低，因此注水時所要求的注水壓力也不盡相同，高壓井 需要更高的壓力才能實現(xiàn)注水，低壓井則不需要過高的壓力。對于油井注水的傳統(tǒng)做法是 采用高壓泵對高壓井進行注水，為了使高壓泵能對低壓井同時進行注水，通常通過閥門節(jié) 流，控制流量的方法來進行。為了使水壓提高，能實現(xiàn)對更高壓力的井注水，往往需要功率 很大的水泵，因此能量消耗很大；同時，采用高壓泵向低壓井注水的做法，也會造成嚴重的 能量巨大浪費，而且注水效果也不好，對開采工作中造成諸多不便。針以上技術(shù)問題，有技術(shù)利用進水自身的壓力，采用調(diào)壓缸、水油能量轉(zhuǎn)換器、電 磁換向閥等來控制注水流，以期實現(xiàn)水力自動調(diào)壓注水的目的。但該技術(shù)通過水油能量轉(zhuǎn) 換器實現(xiàn)利用水壓向油路加壓，再通過油路壓力變換控制橋式插入式閥件實現(xiàn)進出口水路 的變換，這種做法雖然利用了水壓自動向油路加壓，但存在很大的缺陷一是該專利技術(shù)方 案中沒有公開完整的控制油路的技術(shù)方案，實踐中根據(jù)此專利的描述無法實現(xiàn)控制油路的 連續(xù)循環(huán)工作，二是漏失的水和油動力液不但造成浪費，而且會對環(huán)境造成污染，三是不能 提供穩(wěn)連接定的控制油壓，導(dǎo)致注水工作的不穩(wěn)定，四是水介質(zhì)容易腐蝕管道，影響油路的 工常工作。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種循環(huán)油路控制系統(tǒng)來控制注水的水 路，利用固定壓力的一級泵站實現(xiàn)對高壓井和低壓井同時進行穩(wěn)定注水的水力自動調(diào)壓的 注水系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，包括注水系統(tǒng)，所述 注水系統(tǒng)包括泵水系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)包 括a、b、c、d四個對接的液控單向閥、兩個工作口，一個進水口和一個出水口 ；所述壓力調(diào) 節(jié)系統(tǒng)包括A腔、B腔、C腔、D腔四個工作腔和換向系統(tǒng)，所述A腔和D腔的進出口分別與 兩只輸入單向閥的出口和兩只輸出單向閥的進口連接，兩只輸入單向閥的入口連接泵水系 統(tǒng)，兩只輸出單向閥的出口連接高壓井注水管，所述B腔和C腔分別與所述工作口開關(guān)控制 系統(tǒng)的兩個工作口相連，所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的進水口與泵水系統(tǒng)相連，工作口開關(guān) 控制系統(tǒng)的出水口連接低壓井注水管；所述水力自動調(diào)壓系統(tǒng)還包括循環(huán)油路控制系統(tǒng)和 PCL控制系統(tǒng)，所述循環(huán)油路控制系統(tǒng)由泵油系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、蓄油系 統(tǒng)與泵油系統(tǒng)依次連接組成，所述先導(dǎo)系統(tǒng)包括兩個先導(dǎo)電子球閥，所述兩個先導(dǎo)電子球 閥分別設(shè)有進油通道和排油通道，所述進油通道的進油口與泵油系統(tǒng)連接，進油通道的出油口分別與所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，所述排油通道的進油 口分別與所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，排油通道的出油口與蓄 油系統(tǒng)連接；當一個先導(dǎo)電子球閥的進油通道接通，其排油通道關(guān)閉，此時，另一個先導(dǎo)電 子球閥的排油通道接通，其進油通道關(guān)閉；所述PCL控制系統(tǒng)接收換向系統(tǒng)的換向信號，控 制先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥導(dǎo)向。所述泵油系統(tǒng)和先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè)有輸油單向閥，在輸油單向閥和先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè) 有蓄能系統(tǒng)和油壓監(jiān)控系統(tǒng)，所述油壓監(jiān)控系統(tǒng)通過PCL控制系統(tǒng)控制泵油系統(tǒng)的開關(guān)。所述換向系統(tǒng)包括兩個接近開關(guān)，兩個接近開關(guān)分別設(shè)置在所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 A腔和D腔的端部。所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)為液力調(diào)壓缸，所述液力調(diào)壓缸為單個或多個并聯(lián)。所述泵油系統(tǒng)和輸油單向閥之間，設(shè)有溢流閥，所述溢流閥和蓄油系統(tǒng)連接。所述先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄能系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)之間分別設(shè)有節(jié)流閥。所述蓄能系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)之間通過一個截油閥相連。所述蓄油系統(tǒng)上設(shè)有過濾器，液位計、溫度傳感器和加熱器，所述溫度傳感器通過 PCL系統(tǒng)和加熱器相連。所述PLC控制系統(tǒng)為單片機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)為由于采用了獨立的循環(huán)油路控制系 統(tǒng)對注水的水路，使得注水系統(tǒng)在往高、低壓井注水的可靠性和穩(wěn)定性更強，延長了機器的 使用壽命，同時節(jié)省了能耗；注水效果更好，且無污染物排放。


圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖。圖中，1-油泵，2-溢流閥，3-電機，4-過濾器，5-液位計，6_油箱，7_空氣濾清器， 8-輸油單向閥，9-溫度傳感器，10-截油閥，11-節(jié)流閥，12-先導(dǎo)電子球閥，13-排油通道， 14-進油通道，a-液控單向閥a，b-液控單向閥b，C-液控單向閥c，d_液控單向閥d，15-工 作口開關(guān)控制系統(tǒng)的進水口，16-工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的工作口，17-工作口開關(guān)控制系統(tǒng) 的出水口，P-泵水系統(tǒng)，Pl-低壓井，P2-高壓井，A，B, C，D-分別為壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的A腔、B 腔、C腔和D腔，19-壓力表，20-壓力傳感器，21-蓄能器，22-輸入單向閥，23-輸出單向閥， 24-接近開關(guān)，25-活塞，26-隔離體。
具體實施例方式參見圖1為本發(fā)明水力自動調(diào)壓系統(tǒng)的工作原理示意圖。本發(fā)明包括泵水系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工作口開關(guān)控制系統(tǒng) 包括a、b、c、d四個對接的液控單向閥、兩個工作口 16，一個進水口 15和一個出水口 17;壓 力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括由活塞25和隔離體沈?qū)⒁毫φ{(diào)壓缸27分成的A腔、B腔、C腔、D腔四個 彼此獨立的工作腔和換向系統(tǒng)，換向系統(tǒng)為兩個固定在壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的A腔和D腔端部的 接近開關(guān)24，A腔和D腔的進出口分別與兩只輸入單向閥22的出口和兩只輸出單向閥23 的進口連接，兩只輸入單向閥22的入口連接泵水系統(tǒng)P，兩只輸出單向閥23的出口連接高 壓井P2的注水管，B腔和C腔分別與工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的兩個工作口 16相連，工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的進水口 15與泵水系統(tǒng)P相連，工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的出水口 17連接低壓井 Pl的注水管。水力自動調(diào)壓系統(tǒng)還包括循環(huán)油路控制系統(tǒng)和PCL控制系統(tǒng)。循環(huán)油路控制系統(tǒng) 由泵油系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、蓄油系統(tǒng)與泵油系統(tǒng)依次連接組成。泵油系 統(tǒng)包括油泵1、溢流閥2、電機3和輸油單向閥8，電機3帶動油泵，從蓄油系統(tǒng)的油箱6中抽 油，并將油通過輸油單向閥8輸入先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)。蓄油系統(tǒng)采用蓄能罐21。蓄能罐 21先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè)有輸油單向閥8，在輸油單向閥8和先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè)有蓄能罐21和油壓 監(jiān)控系統(tǒng)，油壓監(jiān)控系統(tǒng)由壓力傳感器20和壓力表19組成，通過PCL控制系統(tǒng)控制泵油系 統(tǒng)的開關(guān)。先導(dǎo)系統(tǒng)包括兩個先導(dǎo)電子球閥12，兩個先導(dǎo)電子球閥12分別設(shè)有進油通道14 和排油通道13，進油通道14的進油口與泵油系統(tǒng)連接，進油通道14的出油口分別與工作口 開關(guān)控制系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，排油通道13的進油口分別與工作口開關(guān)控制 系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，排油通道13的出油口與蓄油系統(tǒng)的油箱6連接；當一 個先導(dǎo)電子球閥12的進油通道接通，其排油通道關(guān)閉，此時，另一個先導(dǎo)電子球閥12的排 油通道接通，其進油通道關(guān)閉；PCL控制系統(tǒng)接收換向系統(tǒng)的接近開關(guān)M的換向信號，控制 先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥導(dǎo)向。工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的出水口 17與低壓井Pl注水管之間設(shè)有一個注水單向閥， 注水單向閥的出水口與低壓井Pl相連，進水口和工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的出水口 17之間設(shè) 有蓄能罐。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)為液力調(diào)壓缸，液力調(diào)壓缸為單缸式、雙缸并聯(lián)式或三缸并聯(lián)式。 所述泵油系統(tǒng)和輸油單向閥8之間設(shè)有溢流閥2，溢流閥2和蓄油系統(tǒng)油箱6連接。先導(dǎo)系 統(tǒng)和蓄能系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)之間分別設(shè)有節(jié)流閥11。蓄能系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)之間通 過一個截油閥10相連。蓄油系統(tǒng)的油箱6上設(shè)有過濾器4，液位計5、空氣濾清器7、溫度傳 感器9和加熱器，溫度傳感器9通過PCL系統(tǒng)和加熱器相連。所述PLC控制系統(tǒng)為單片機。本發(fā)明水力自動調(diào)壓系統(tǒng)流程為電機3帶動油泵1，從油箱6中抽油，通過輸油 單向閥8，將油泵向先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥12，如果油路中油壓過高，油可以從設(shè)在油泵 1和輸油單向閥8之間的溢流閥2溢出，通過油箱6上的過濾器4流回油箱6 ；經(jīng)過輸油單 向閥8的油在油壓過高時，無法回流入油箱，因此在輸油單向閥8和先導(dǎo)電子球閥12之間 設(shè)有蓄能罐21，用來蓄積多余的油路能量，在蓄能罐21和先導(dǎo)電子球閥12之間設(shè)有由壓力 傳感器20和壓力表19組成的油壓監(jiān)控系統(tǒng)，油路中油壓過大時，在壓力表19上可以顯示 出來，同時，這一壓力值可以通過壓力傳感器20傳給PCL控制系統(tǒng)，PCL控制系統(tǒng)接到油壓 過高的信號后，發(fā)出指令關(guān)閉電機3，停止泵油，此時，同蓄能罐21向油路提供油壓，等壓力 小于工作壓力時，壓力傳感器20再次向PCL控制系統(tǒng)傳遞信息以啟動電機3，繼續(xù)向油路泵 油。兩個先導(dǎo)電子球閥12處于不同的工作狀態(tài)，當一個先電子球閥12的進油通道14 的進油口與泵油系統(tǒng)連通，其出油口與工作口開關(guān)控制系統(tǒng)連通時，它的排油通道13處于 封閉狀態(tài)；而此時另外一個先導(dǎo)電子球閥12的排油通道13與工作口開關(guān)控制系統(tǒng)和油箱 6連通，將油路中的油排入油箱6中。在PCL控制系統(tǒng)的控制下，兩個電子球閥的工作狀態(tài) 不能停地切換，實現(xiàn)兩個先導(dǎo)電子球閥進油通道14和排油通道13的交替接通與封閉。如果一個先導(dǎo)電子球閥12的進油通道14接通時，工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的液控單向閥a、c在油路壓力的作用下關(guān)閉，此時，另一個先導(dǎo)電子球閥12的排油通道與工作口開 關(guān)控制系統(tǒng)的液控單向閥b、d所處的油路接通，液控單向閥b、d所處的油路中的油通過先 導(dǎo)電子球閥12的排油通道排向油箱，使液控單向閥b、d所受油路的油壓消失，則液控單向 閥b、d打開，此時，泵水系統(tǒng)P泵入工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的進水口 15的水經(jīng)過液控單向閥 b流向壓力設(shè)節(jié)系統(tǒng)的C腔，此時C腔為來水腔，而B腔通過液控單向閥d與低壓井Pl連 通，此時B腔為低壓腔，A腔、D腔與泵水系統(tǒng)P —直處于連通狀態(tài)，此時活塞25受到的C腔 和A腔的壓力之和大于活塞25受到來自D腔和B腔的壓力，活塞25即向右移動，隨著活塞 25的移動，D腔的壓力增大，通常泵水系統(tǒng)地供的泵水壓力15-20MPa，D腔的壓力通過會增 大到泵水壓力1-1. 5倍，當這個壓力大于高壓井P2的壓力時，D腔的水就會通過輸出單向 閥23注入高壓井P2，此時B腔為低壓腔，其水壓一般為泵水壓力的0-0. 5倍，B腔的水則 注入低壓井P1，當活塞25接近到D腔的端部，到達D腔端部所設(shè)的接近開關(guān)M時，接近開 關(guān)M將感應(yīng)到的信號發(fā)送給PCL控制系統(tǒng)，PCL控制系統(tǒng)立即向先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥 12發(fā)出導(dǎo)向指令，兩個電子球閥隨即切換工作狀態(tài)，其排油通道和進油通道的開閉狀態(tài)立 即切換，使液控單向閥b、d在油路壓力的作用下關(guān)閉，使液控單向閥a、c開啟，則此時B腔 通過開啟的液控單向閥a與泵水系統(tǒng)連通，則B腔成為來水腔，C腔通過開啟的液控單向閥 c與低壓井Pl連通，則C腔變?yōu)榈蛪呵?，此時活塞25即向反向移動，A腔的水壓力升高，A 腔的水壓大于高壓井的壓力時，A腔的水通過輸出單向閥23注入高壓井，同時C腔的水進 入低壓井P1，當活塞25移至A腔的端部，A腔端部的接近開關(guān)M感應(yīng)到活塞25時，接近開 關(guān)M將感應(yīng)到的信號發(fā)送給PCL控制系統(tǒng)，PCL控制系統(tǒng)立即向先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥 12發(fā)出導(dǎo)向指令，兩個電子球閥隨即再次切換工作狀態(tài)，活塞25便再向反向移動，如此反 復(fù)實現(xiàn)對高壓井P2和低壓井Pl同時注水。
權(quán)利要求
1.水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，包括注水系統(tǒng)，所述注水系統(tǒng)包括泵水系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系 統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)包括a、b、C、d四個對接的液控單向閥、兩個工 作口，一個進水口和一個出水口 ；所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括A腔、B腔、C腔、D腔四個工作腔和 換向系統(tǒng)，所述A腔和D腔的進出口分別與兩只輸入單向閥的出口和兩只輸出單向閥的進 口連接，兩只輸入單向閥的入口連接泵水系統(tǒng)，兩只輸出單向閥的出口連接高壓井注水管， 所述B腔和C腔分別與所述工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的兩個工作口相連，所述工作口開關(guān)控制 系統(tǒng)的進水口與泵水系統(tǒng)相連，工作口開關(guān)控制系統(tǒng)的出水口連接低壓井注水管；其特征 在于所述水力自動調(diào)壓系統(tǒng)還包括循環(huán)油路控制系統(tǒng)和PCL控制系統(tǒng)，所述循環(huán)油路控 制系統(tǒng)由泵油系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、蓄油系統(tǒng)與泵油系統(tǒng)依次連接組成， 所述先導(dǎo)系統(tǒng)包括兩個先導(dǎo)電子球閥，所述兩個先導(dǎo)電子球閥分別設(shè)有進油通道和排油通 道，所述進油通道的進油口與泵油系統(tǒng)連接，進油通道的出油口分別與所述工作口開關(guān)控 制系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，所述排油通道的進油口分別與所述工作口開關(guān)控制 系統(tǒng)的液控單向閥a、c和b、d連接，排油通道的出油口與蓄油系統(tǒng)連接；當一個先導(dǎo)電子 球閥的進油通道接通，其排油通道關(guān)閉，此時，另一個先導(dǎo)電子球閥的排油通道接通，其進 油通道關(guān)閉；所述PCL控制系統(tǒng)接收換向系統(tǒng)的換向信號，控制先導(dǎo)系統(tǒng)的先導(dǎo)電子球閥 導(dǎo)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述泵油系統(tǒng)和先導(dǎo)系統(tǒng) 之間設(shè)有輸油單向閥，在輸油單向閥和先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè)有蓄能系統(tǒng)和油壓監(jiān)控系統(tǒng)，所述 油壓監(jiān)控系統(tǒng)通過PCL控制系統(tǒng)控制泵油系統(tǒng)的開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述換向系統(tǒng)包括兩個接 近開關(guān)，兩個接近開關(guān)分別設(shè)置在所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的A腔和D腔的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)為液力 調(diào)壓缸，所述液力調(diào)壓缸為單個或多個并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述泵油系統(tǒng)和輸油單向 閥之間，設(shè)有溢流閥，所述溢流閥和蓄油系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄能系統(tǒng)、 先導(dǎo)系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)之間分別設(shè)有節(jié)流閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述蓄能系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng) 之間通過一個截油閥相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述蓄油系統(tǒng)上設(shè)有過濾 器，液位計、溫度傳感器和加熱器，所述溫度傳感器通過PCL系統(tǒng)和加熱器相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于所述PLC控制系統(tǒng)為單片機。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于油井注水的水力自動調(diào)壓系統(tǒng)。包括注水系統(tǒng)和油路控制系統(tǒng)。注水系統(tǒng)包括依次相連的泵水系統(tǒng)、工作口開關(guān)控制系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和注入系統(tǒng)，油路控制系統(tǒng)包括泵油系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)、液控系統(tǒng)和蓄油系統(tǒng)，泵油系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)和液控系統(tǒng)依次相連，在泵油系統(tǒng)和先導(dǎo)系統(tǒng)之間設(shè)置蓄能系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)，泵油系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)、先導(dǎo)系統(tǒng)分別和蓄油系統(tǒng)相連通。本發(fā)明由于采用了油路控制系統(tǒng)來對注水系統(tǒng)進行自動控制，使得注水系統(tǒng)在往高低壓井注水時可靠性和穩(wěn)定性更強，延長了機器的使用壽命，同時節(jié)省了能耗，使得注水效果更好。
文檔編號E21B43/20GK102094608SQ200910242459
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者崔自立, 郭耀林 申請人:安東石油技術(shù)(集團)有限公司