專(zhuān)利名稱：油井?dāng)?shù)控配產(chǎn)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田生產(chǎn)的油井基礎(chǔ)執(zhí)行單元，確切地說(shuō)，涉及一種用于油井的數(shù)控配產(chǎn)閥，屬于機(jī)電一體化的基礎(chǔ)裝備技術(shù)領(lǐng)域。
油田生產(chǎn)，通常要在每一口井的井口都裝上一個(gè)油嘴，由油田地質(zhì)專(zhuān)家根據(jù)地層內(nèi)部的石油埋藏狀況、油田的開(kāi)發(fā)要求和油井的生產(chǎn)能力來(lái)選擇確定油嘴的口徑，以此來(lái)控制油井的作業(yè)生產(chǎn)。眾所周知，在油井生產(chǎn)過(guò)程中，油層中噴排出的液體到達(dá)井口時(shí)仍保持著相當(dāng)高的地層原始?jí)毫?，在?jīng)過(guò)油嘴之后，該液體就降低到油田集輸管網(wǎng)中的壓力了。一般來(lái)說(shuō)，輸油管網(wǎng)中的壓力是不高的，因而液體在地層中蘊(yùn)含的原始能量(壓力)就是被油嘴耗損掉其大部分的。而在油田集輸過(guò)程中則還需要用泵來(lái)輸送原油。輸油泵站耗電量是相當(dāng)可觀的，它也是油田耗電一個(gè)重要組成部分。所以，盡管從工程方面考慮，油嘴把原油所攜帶或蘊(yùn)含的地層原始能量都消耗掉了;但是，從地質(zhì)和油田開(kāi)發(fā)安全方面的要求考慮，仍需把油嘴保留在井口。其原因在于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法中，油嘴是唯一可靠的控制手段，生產(chǎn)作業(yè)尚無(wú)法脫離它。因?yàn)橐坏┤サ粲妥熘螅热舭l(fā)生事故或操作失誤時(shí)就可能會(huì)導(dǎo)致油井失去控制，而油井的失控將會(huì)對(duì)油井乃至整個(gè)油田、儲(chǔ)油層都會(huì)造成相當(dāng)大的危害。
本發(fā)明的目的是提供一種既能調(diào)控流經(jīng)油井噴嘴的液體壓力，又能避免液體在流經(jīng)噴嘴時(shí)能量損耗過(guò)大，白白浪費(fèi)的用于油井的數(shù)控配產(chǎn)閥。
本發(fā)明是利用當(dāng)代高技術(shù)成果研制成功的。利用本發(fā)明可以較好地解決目前油田生產(chǎn)中使用傳統(tǒng)方法所不能克服的油嘴損耗液體大部分能量，而又利用耗電能極高的泵站集輸原油的不合理現(xiàn)象。而且，在用本發(fā)明替代油嘴之后，除了顯而易見(jiàn)的巨大節(jié)能效果以外，其深遠(yuǎn)的意義是把油田的生產(chǎn)管理由傳統(tǒng)的人工管理引入先進(jìn)的信息科學(xué)管理來(lái)取代之，管理中心隨時(shí)可以了解每一口油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。而在油田實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)優(yōu)化生產(chǎn)管理之后，其取得的經(jīng)濟(jì)效益要比節(jié)能效益更具價(jià)值和更加可觀。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明在油井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用配置示意圖。
圖1展示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)及其工作原理。它是由引入噴管1、流出噴管2和閥體3三部分組成。而閥體3是由主柱塞4和位于主柱塞中間的引導(dǎo)活塞5兩個(gè)同軸園柱形閥芯及其后部與柱塞相連接的芯桿15組成的。芯桿15的前端裝有復(fù)位彈簧6，芯桿的中部是可以在固定芯體12中移動(dòng)的活動(dòng)芯桿7，其外圍為筒形線圈8。芯桿的后端裝有磁鐵環(huán)10和指示器9，芯桿后端外圍的終端電路板11通過(guò)電纜與閥位控制器17相連接。13是線圈護(hù)罩。活動(dòng)芯桿7可在其外圍受閥位控制器14指令操作而施加不同電壓的筒狀線圈8所產(chǎn)生的電磁力作用下產(chǎn)生軸向位移，從而使兩個(gè)柱塞閥芯開(kāi)啟或受復(fù)位彈簧物作用而關(guān)閉閥體。而且其閥的開(kāi)啟大小程度都可由其尾端的指示器給予顯示信號(hào)。如圖所示，本發(fā)明與常規(guī)的兩種狀態(tài)(on/off)閥在結(jié)構(gòu)和使用操作上都是很相似的。其主要區(qū)別在于該閥是由其閥位電子控制器來(lái)調(diào)節(jié)其閥門(mén)開(kāi)啟位置的，而只要選擇的復(fù)位彈簧和裝配時(shí)施以合適的預(yù)壓力，使線圈的電磁力和復(fù)位彈簧產(chǎn)生的壓力在柱塞閥芯從關(guān)閉原位到全部開(kāi)啟的整個(gè)行程范圍內(nèi)都取得平衡，那么柱塞閥芯就可以在任何設(shè)定的位置上固定工作，從而可以隨意調(diào)節(jié)油井噴出液體的壓力大小。需要指出的是兩個(gè)同軸安裝的柱塞可以起到很好的調(diào)控閥門(mén)的功能，兩者具有很好的反饋聯(lián)鎖功能，主柱塞的任何輕微移動(dòng)都會(huì)通過(guò)兩者的聯(lián)接銷(xiāo)釘15使其中間的引導(dǎo)柱塞也隨之改變位置，從而使液體壓力可以穩(wěn)定而平滑地根據(jù)人們的設(shè)定而改變之。16是閥體線圈8的保護(hù)罩。
圖2表明的是本發(fā)明實(shí)施例的一種。圖中20是裝于油井噴口處的本發(fā)明數(shù)控閥。21是差壓及流量敏感采集裝置，它也裝于井口，用于感測(cè)井口流出的液體的流量和壓力。22是裝于井口附近的接口介面箱，其內(nèi)裝有工業(yè)控制器25(又稱接口介面)，接口介面箱可以是若干口井共用一個(gè)。其接口介面上插有數(shù)控閥20和敏感裝置21的各種適配模塊24，而介面箱22又通過(guò)兩對(duì)雙絞線與油田的中心控制站-通用控制工作站23連成系統(tǒng)，從而構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的可以實(shí)時(shí)控制油田生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)控配產(chǎn)閥裝置系統(tǒng)。通用控制工作站是油田生產(chǎn)的核心設(shè)備，它配有高級(jí)通用微型計(jì)算機(jī)和通用過(guò)程控制軟件PARAGON，這是一種能進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)和控制的智能化軟件。油田的生產(chǎn)管理部門(mén)只要把根據(jù)開(kāi)發(fā)方案制定的每一口井的配產(chǎn)策略輸入控制工作站23，工作站就能通過(guò)各種敏感裝置21實(shí)時(shí)采集油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，從而實(shí)時(shí)控制油井井口的數(shù)控配產(chǎn)閥20，調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)。由于工作站所裝入的PARAGON軟件以及整個(gè)系統(tǒng)采用了冗裕技術(shù)(可以根據(jù)油井的安全要求而確定與之相適應(yīng)的冗裕程度)，因而可確保油井工作的安全可靠。
本發(fā)明可根據(jù)工作站指令而隨時(shí)調(diào)整閥芯開(kāi)啟程度，使地層中的原油最少限度地減少其蘊(yùn)含的能量。本裝置系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最壞狀況是掉電，而一旦失電，本發(fā)明中的柱塞就會(huì)在復(fù)位彈簧6的作用下被頂回關(guān)閉閥門(mén)的原位，起到100%的密封效果。所以，即使在掉電情況下，本發(fā)明仍然能保證油井的安全，不會(huì)失控。
權(quán)利要求
1.一種用于油井的數(shù)控配產(chǎn)閥，由引入噴管和流出噴管、閥體三部分組成，其特征在于閥體是由主柱塞和位于主柱塞中間的引導(dǎo)柱塞兩個(gè)同軸園柱形閥芯及其后部與柱塞上連接的芯桿所組成，芯桿前端裝有復(fù)位彈簧，芯桿中部可在其外圍的筒形線圈的電磁力作用下產(chǎn)生軸向位移，從而啟閉閥門(mén)，芯桿后端裝有磁鐵及反饋指示器，芯桿后端外圍的終端電路板則與閥位控制器通過(guò)電纜相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控配產(chǎn)閥，其特征在于把該閥裝于油井的井口，同時(shí)在井口配裝感測(cè)井口流出的液體流量、壓力的敏感采集裝置并把該閥控制器和敏感采集裝置的適配模塊都插入接口介面箱里的工業(yè)控制器中，和籍此與管理油井的通用控制工作站連成系統(tǒng)，可構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)控制油井生產(chǎn)的數(shù)控配產(chǎn)閥。
全文摘要
一種用于油井生產(chǎn)的數(shù)控配產(chǎn)閥，包括有引入噴管、流出噴管和閥體三部分，其中閥體的芯桿可在其外圍的筒形線圈電磁力作用下產(chǎn)生軸向位移而使其前端的柱塞開(kāi)啟閥門(mén)和在復(fù)位彈簧的作用下關(guān)閉之。該閥可穩(wěn)定工作在從關(guān)閉到全部打開(kāi)的整個(gè)行程內(nèi)，如與裝在井口的敏感裝置，接口介面箱和通用過(guò)程控制站聯(lián)成數(shù)控系統(tǒng)，可接收控制工作站的指令實(shí)時(shí)控制油井的生產(chǎn)，使油井作業(yè)納入信息技術(shù)管理，減少能量消耗，保證生產(chǎn)安全。
文檔編號(hào)E21B34/00GK1068390SQ91104348
公開(kāi)日1993年1月27日 申請(qǐng)日期1991年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月3日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠