專利名稱：遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井和水井的分層生產(chǎn)的控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油存儲(chǔ)于地層中，由于地層的復(fù)雜性，油層為多層
結(jié)構(gòu)。目前分層開(kāi)采技術(shù)是一項(xiàng)正在發(fā)展的新技術(shù)。但要真正實(shí)現(xiàn)分層開(kāi)采石油還缺少必要和實(shí)用的控制裝置
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前該領(lǐng)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)分層開(kāi)采石油所存在的問(wèn)題，
本發(fā)明使用了一種可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥)來(lái)實(shí)現(xiàn)石油的分層開(kāi)采。本發(fā)明的特征是轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的閥體(1)內(nèi)固定有閥套(2)，在閥套(2)內(nèi)安裝可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥芯(3)，在閥芯(3)的上部安裝有減速機(jī)(4)，減速機(jī)(4)的輸出軸通過(guò)平鍵與閥芯(3)固連，在減速機(jī)(4)的上部安裝有脈沖電動(dòng)機(jī)(5)和微電腦控制的驅(qū)動(dòng)器(6)，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸入線通過(guò)閥體(1)的上端接頭(7)與油井的油管(8)固連，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸出線通過(guò)三個(gè)與閥體(l)絕緣的鋼球(9)同套管卿滑動(dòng)接觸。
利用油井套管柳與油管(8)之間的一套絕緣裝置形成電源導(dǎo)線，將與油管(8)固連的閥體(1)作為電源的進(jìn)線，三個(gè)與閥體(l)絕緣的鋼球(9)同套管卿滑動(dòng)接觸構(gòu)成供電的電源回路，可保證轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的正常工作。
用微電腦控制的驅(qū)動(dòng)器(6)發(fā)出脈沖信號(hào)來(lái)控制脈沖電動(dòng)機(jī)(5)的角位移，進(jìn)一步控制與之固連的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的旋轉(zhuǎn)角度。
將油井或水井用封隔器鵬分成多個(gè)層位，每個(gè)層位安裝一臺(tái)本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，因此可在一口井內(nèi)并聯(lián)安裝多臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，
每臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的開(kāi)啟角度不同；所以可用一套地面遠(yuǎn)程控制器m)，
通過(guò)控制每次發(fā)出脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，比較準(zhǔn)確地使其中一臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥開(kāi)啟，其它轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥關(guān)閉。實(shí)現(xiàn)了封閉其它油層，每次單層幵采石油的目的。
為了保證準(zhǔn)確地打開(kāi)選定的層位，在閥套(2)與可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥
3芯(3)之間安裝有一套機(jī)械定位裝置，機(jī)械定位裝置由兩個(gè)定位鋼球肪、預(yù)緊彈簧卿和閥芯(3)上的安裝孔姊及閥套(2)上的定位孔腸組成。安裝在同一口井內(nèi)的每臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的閥芯(3)上的閥口鵬與閥套(2)上的閥口肪的角度位置不同。所以每臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的開(kāi)啟角度是不同的。該結(jié)構(gòu)可在加工閥套(2)時(shí)實(shí)現(xiàn)，也可在加工閥芯(3)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
為了確保一 口井內(nèi)多臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的同步運(yùn)行，本發(fā)明采用了大、小扭矩工作的雙扭矩驅(qū)動(dòng)方案。驅(qū)動(dòng)器(6)所發(fā)出脈沖信號(hào)的工作電流是可調(diào)節(jié)的，大電流大扭矩起步，小電流小扭矩工作。當(dāng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的機(jī)械定位裝置進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，不管在地面遠(yuǎn)
程控制器m)的控制下發(fā)出多少個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖電動(dòng)機(jī)(5)也無(wú)法拖
動(dòng)閥芯(3)產(chǎn)生角位移，此時(shí)本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥被機(jī)械定位裝置鎖
定。只有當(dāng)?shù)孛孢h(yuǎn)程控制器ai)再次發(fā)出控制指令，脈沖電動(dòng)機(jī)(5)進(jìn)
入大電流大扭矩起步工況，闊芯(3)才能得到較大的驅(qū)動(dòng)扭矩克服機(jī)械定位裝置的阻力，進(jìn)入轉(zhuǎn)角運(yùn)行的工作狀態(tài)，并根據(jù)脈沖指令，到達(dá)預(yù)定的開(kāi)啟或關(guān)閉位置，開(kāi)啟某個(gè)油層并關(guān)閉其它油層，實(shí)現(xiàn)油井的分層開(kāi)采的目標(biāo)。
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


附圖l是轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的工作原理圖。附圖2是轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥^驅(qū)動(dòng)與機(jī)械定位裝置結(jié)構(gòu)原理圖。附圖3是轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的轉(zhuǎn)角啟閉示意圖。
具體實(shí)施方式
附圖l中顯示了兩個(gè)回路， 一個(gè)是電回路， 一個(gè)是液體流動(dòng)回路。
其中電回路的起始端和終端均在地面遠(yuǎn)程控制器ai)上。地面遠(yuǎn)程控制器ai)安裝在地面，所以畫(huà)在圖的最上面，其輸出的正、負(fù)控
制電源通過(guò)導(dǎo)線分別連接在油管(8)和套管卿上，油管(8)通過(guò)上端接頭(7)將電源線延伸到閥體(1)上，最終經(jīng)過(guò)了閥套(2)、減速機(jī)(4)和脈沖電動(dòng)機(jī)(5)的外殼將電源引入了驅(qū)動(dòng)器(6)。驅(qū)動(dòng)器(6)上電源的另一極通過(guò)引線與三個(gè)與閥體(1)絕緣的鋼球(9)相連，并通過(guò)與套管鵬的
緊接觸配合回到了地面的遠(yuǎn)程控制器ai)上。液體流動(dòng)回路是地層中的含油液體通過(guò)套管卿上的射孔進(jìn)入套管柳與油管(8)之間的環(huán)行空間內(nèi)，因在油管(8)的上部安裝有封隔器鵬，所以含油液體無(wú)法返回地面。但是，當(dāng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥開(kāi)啟時(shí)，含油液體按箭頭所示的方向，首先從油層進(jìn)入套管鵬；然后通過(guò)閥套(2)上的閥口叨和閥芯(3)上的閥口鵬迸入閥芯(3)的中空腔內(nèi)；閥芯(3)的中空腔只有一個(gè)向下的通道，含油液體按箭頭所指方向先向下，再沿著閥套(2)的油流通道向上，經(jīng)過(guò)閥體(l)的上端接頭(7)進(jìn)入油管(8)的中空腔；最后，在抽油泵的作用下將含油液體抽出地面，完成整個(gè)采油生產(chǎn)過(guò)程。
為了確保本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥能按照地面遠(yuǎn)程控制器ai)的控制
指令，準(zhǔn)確地開(kāi)啟某一層，本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥采用了兩個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)。 一個(gè)是按不同的角度分配同一口井內(nèi)的各轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的閥口對(duì)口位置。比如，控制第一層轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的對(duì)口位置是30度，控制第二層轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的對(duì)口位置是60度，控制第三層轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的對(duì)口位置是90度，控制第四層轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的對(duì)口位置是120度，控制第五層轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的對(duì)口位置是150度，而零度和180度為所有閥關(guān)閉和機(jī)械定位裝置鎖定的位置。當(dāng)?shù)孛孢h(yuǎn)程控制器(U)讓所有本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)同一角度，該角度為30度、60度、90度、120度或150度，與該角度閥口對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥就被打開(kāi)，而其余閥口角度不對(duì)的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。
第二個(gè)特殊結(jié)構(gòu)為機(jī)械定位裝置，附圖2顯示了該結(jié)構(gòu)的原理示
意圖。機(jī)械定位裝置由兩個(gè)定位鋼球a》、預(yù)緊彈簧微和閥芯(3)上的
安裝孔做及閥套(2)上的定位孔a5)組成。圖中最上部為減速機(jī)(4)，減速機(jī)(4)的輸出軸通過(guò)平鍵與閥芯(3)固連。圖中的機(jī)械定位裝置正處于鎖定的位置，兩個(gè)定位鋼球肪進(jìn)入了閥套(2)上的定位孔a5)，為了使定位鋼球02)退出定位孔(15)必須在減速機(jī)(4)的輸出軸施加更大的扭矩才能使閥芯(3)繼續(xù)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中， 一旦機(jī)械定位裝置進(jìn)入鎖定的位置，無(wú)論再給脈沖電動(dòng)機(jī)(5)輸入多少個(gè)脈沖信號(hào)，閥芯(3)都不能繼續(xù)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥正是利用了這一特殊結(jié)構(gòu)，使得同一口井內(nèi)并聯(lián)安裝的各轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，可以精確地從零度起步工作。附圖2顯示了機(jī)械定位裝置正處于鎖定位置時(shí)，轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥開(kāi)啟的狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用中的大部分情況下，機(jī)械定位裝置處于鎖定位置時(shí)，轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥是在關(guān)閉狀態(tài)。
附圖3給出了轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的轉(zhuǎn)角啟閉位置與轉(zhuǎn)角的關(guān)系。其中上
圖為轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的關(guān)閉狀態(tài)，下圖為轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的開(kāi)啟狀態(tài)，兩個(gè) 狀態(tài)相隔45度。附圖3的上圖表示的是機(jī)械定位裝置正處于鎖定位
置，兩個(gè)定位鋼球az)進(jìn)入了閥套(2)上的定位孔as)，由于閥套(2)上的
閥口肪與閥芯(3)上的閥口鵬在角度上相差45度，轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥是在關(guān) 閉狀態(tài)。當(dāng)閥芯(3)在脈沖電動(dòng)機(jī)(5)通過(guò)減速機(jī)(4)在大電流大扭矩的 驅(qū)動(dòng)下，按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45度，閥套(2)上的閥口(17)與閥芯(3)上的 閥口鵬在位置上重疊，本發(fā)明的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥便處于開(kāi)啟工況，附圖3 的下圖表明了這種狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥)，其特征在于轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的閥體(1)內(nèi)固定有閥套(2)，在閥套(2)內(nèi)安裝可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥芯(3)，在閥芯(3)的上部安裝有減速機(jī)(4)，減速機(jī)(4)的輸出軸通過(guò)平鍵與閥芯(3)固連，在減速機(jī)(4)的上部安裝有脈沖電動(dòng)機(jī)(5)和微電腦控制的驅(qū)動(dòng)器(6)，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸入線通過(guò)閥體(1)的上端接頭(7)與油井的油管(8)固連，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸出線通過(guò)三個(gè)與閥體(1)絕緣的鋼球(9)同套管(10)滑動(dòng)接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，其特征在于利用油井套管鵬與油管(8)之間的一套絕緣裝置形成電源導(dǎo)線，將與油管(8)固連的閥體(1)作為電源的進(jìn)線，三個(gè)與閥體(l)絕緣的鋼球(9)同套管柳滑動(dòng)接觸構(gòu)成供電的電源回路，保證轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的正常工作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，其特征在于用微電腦控制的驅(qū)動(dòng)器(6)發(fā)出脈沖信號(hào)來(lái)控制脈沖電動(dòng)機(jī)(5)的角位移，進(jìn)一步控制與之固連的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的旋轉(zhuǎn)角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)闊，其特征在于一口井內(nèi)可并聯(lián)安裝多臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，每臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的開(kāi)啟角度不同；所以可用一套地面控制器ai)，通過(guò)控制每次發(fā)出脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，比較準(zhǔn)確地使其中一臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥開(kāi)啟，其它轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥關(guān)閉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，其特征在于在閥套(2)與可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥芯(3)之間安裝有一套機(jī)械定位裝置，機(jī)械定位裝置由兩個(gè)定位鋼球似、預(yù)緊彈簧(13)和閥芯(3)上的安裝孔(H)及閥套(2)上的定位孔(15)組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，其特征在于安裝在同一 口井內(nèi)的每臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥的閥口鵬與定位孔as)的角度位置不同。該結(jié)構(gòu)可在加工閥套(2)時(shí)實(shí)現(xiàn)，也可在加工閥芯(3)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥，其特征在于驅(qū)動(dòng)器(6)所發(fā)出脈沖信號(hào)的工作電流是可調(diào)節(jié)的，大電流大扭矩起步，小電流小扭矩工作。
全文摘要
一種可遠(yuǎn)程和脈沖控制的轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥。閥體(1)內(nèi)固定有閥套(2)和可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥芯(3)，在閥芯(3)的上部安裝有減速機(jī)(4)和脈沖電動(dòng)機(jī)(5)及微電腦控制的驅(qū)動(dòng)器(6)，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸入線通過(guò)閥體(1)的上端接頭(7)與油井的油管(8)固連，驅(qū)動(dòng)器(6)的電源輸出線通過(guò)三個(gè)與閥體(1)絕緣的鋼球(9)同套管(10)滑動(dòng)接觸。通過(guò)控制每次發(fā)出脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，比較準(zhǔn)確地使任意一臺(tái)轉(zhuǎn)角電動(dòng)閥開(kāi)啟或關(guān)閉，來(lái)實(shí)現(xiàn)石油的分層開(kāi)采。
文檔編號(hào)E21B34/00GK101538996SQ20081008430
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者楠 許 申請(qǐng)人:楠 許