注水井自动监控系统

成果名称

注水井自动监控系统

申

报

单

位

名　　称

胜利油田有限公司采油工艺研究院

通讯地址

山东省东营市西三路188号

邮政编码

257000

联系人

王   军

电话（区号）

0546-8557201

电子信箱

传真（区号）

成果完成单位

胜利油田有限公司采油工艺研究院

成果类别

新技术√　　　　　新工艺　　　　　新方法　　　　　新设计　　

新产品  　　　　　新材料　　　　　新品种　　　　　其　他

成果水平

国际领先　　　　  国际先进√　　　国内领先　　　　国内先进

成果来源

国家计划　　　　  省部计划√　　　其　他

成果评价方式

鉴　定　　　　  　验　收√　　　　专　利　　　  　其　他

成

果

简

介

1、立项背景

我国石油资源在开采后期，由于地层压力的下降，常采取注水方式来补充地层能量，以达到进一步开采石油的目的。目前，国内的注水技术主要是人工控制，每口注水井都安装有高压阀门、压力表、高压注水表。所用的注水阀门多为高压闸阀或截止阀，开关时需要人工旋转手轮，用来打开或关闭阀门。这些设备在实际中存在着许多的不安全因素，主要表现在以下几个方面：

（1）由于控制注水的高压阀门多为闸阀或截止阀， 阀门在开、关时，存在磨损，特别是在高压下易导致密封失效，造成渗漏，有的甚至出现丝杆飞出伤人或毁坏设备，造成不安全事故。

（2）大部分油田注水压力都在10Mpa以上，部分油田注水压力超过40 Mpa，人工调节极不安全。

（3）电网波动或者注水泵站出现异常，造成注水井压力的波动，有时会引起注水管线破裂，如操作人员没有及时发现，则会损坏生产设备，影响了注水的正常生产。

（4）由于人工控制的时间滞后效应，不能对注水出现的异常情况及时处理，特别是夜间，由于压力波动，操作人员不能及时发现并做出处理，造成注水井失控或注水井“倒灌”，有的造成注水井出砂。这种现象严重影响了油田的稳定开发和安全生产。

（5）注水井注水流量人工调节，程序繁锁。

成

果

简

介

2、成果特点

在减少了人工调节阀门的工作量；避免了由于注水压力高，人员操作危险的基础上，达到了注水井配注要求的低限压力，使注水量保持平稳；在油压小于注水井启动压力时可实现阀门自动关闭，避免油层回吐，保证了注水井的安全生产。主要有以下特点：

（1）目前，国外在注水井自动监控方面，着重点是以开发监视控制系统软件为主，只是对压力、流量监视和数据传输，与我们研制的全自动监视控制装置完全不同，我们的重点是当注水压力高时，为了减少注水井现场操作人员的危险，减少操作人员工作量，而开发的一种全自动监视控制注水井流量的装置，用于自动调节注水流量，是机电一体化的整体装置。

（2）我国常用电动阀主要是通断二位控制方式，即只能控制流体的通断，不能连续调节流量大小，而本产品可以连续调节流量大小。

    （3）本系统中带有阀门开度显示机构，可以直观的显示阀门开关的大小。

    （4）我们控制阀门开度的程序采用PID算法。

3、创新性

（1） 双流阀调节技术：双流阀调节装置主要由双流调节阀、阀门开度显示机构组成。调节阀设计了两块各带有二个圆孔的磨轮相对作旋转运动,通过改变介质流通的截面积,进行流量调节。从开到关只需旋转手柄90°就可实现，而且一对磨轮的工作密封平面始终紧贴在一起，操作起来轻松平稳，不会引起震动和发出噪音。每当阀门开闭一次，还能将残留在工作密封面上的污垢彻底清除一次，避免了杂物进入两工作密封面之间而损伤密封面。阀门开度显示机构固定在高压流体阀的顶端，刻度盘是透明的，指针固定在限位连轴的开关触块上与阀杆同步转动，从而能正确显示阀门的开度。

（2） 单片机控制调节技术：它是注水井智能监控装置的控制中心，其工作原理是单片机系统接收人工设定的参数，并与减速机输出机构的位置反馈信号以及双流阀后端压力流量传感器输出压力、流量反馈信号，进行比较，通过PID算法，输出电机正、反转控制信号。以位置信号通过电机转动，减速机力矩传递，到双流阀变成阀体转动开关度。

（3） 将双流阀专利技术和先进单片机控制技术合成一体研制成机电

一体化装置^­­＿＿注水井注水状况自动监控系统,成功地解决了油田高压注水

成

果

简

介

人工控制不安全的问题。

4、成果水平

经科技查新，自行设计的双流调节阀、注水井全自动监视控制机电一体化装置未检索到相关文献报道，并于2001年12月经胜利油田有限公司组织鉴定，一致认为该系统自动化程度高，安全可靠，流量调节灵活、精确，达到国际先进水平。

5、应用情况及推广前景

从现场应用情况看：注水井自动监控系统对整个配水间或单井来说能真正起到自动调节的作用，注水流量能够自动控制在配注范围之内，较好地解决了注水井人工监控工作量大；注水压力高操作危险；停注或注水干线压力下降后，注入水倒流造成地层出砂；人工控制精度差；注水量调节难度大等问题，深得岗位工人的厚爱。

注水井智能监控装置使用寿命长，胜利油田有限公司纯梁采油厂L44-5井从安装到目前已20多个月没有出现渗漏现象，充分证明了自动监控系统的双流调节阀优点。自2000年7月进入现场应用试验以来，已在胜利油田有限公司东辛采油厂和纯梁采油厂9座配水间82口井上安装应用，累积注水70多万方，最长使用时间已达20个月,目前仍运转正常。实践证明，注水井智能监控装置是一种自动化程度高，流量调节线性好，安全可靠，寿命长的新型注水装置，今后必将在我国的石油矿场大力应用，为石油工业的稳定发展做出巨大贡献。