【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及油田水源井连续供水用于水驱、化学驱采油中，用于水源井采水的装置结构，具体为用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置及其定量采水方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、随着我国大多数油田进入开发中后期，通过注水补充地层能量的水驱采油技术及注入化学剂溶液提高采收率的化学驱采油技术得到了广泛的应用。对于采用水驱采油的油田区块，水源井是油田开发过程中注入水的主要来源，对于采用化学驱采油的油田区块，水源井主要用于提供低矿化度的清水而与化学剂干粉混合配制母液，母液经熟化、稀释调配后注入地层实现驱油。
2、油田传统水源井主要是通过潜水泵与扬水管道的组合结构进行采水，借助扬水管道将潜水泵固定在井内，并将地下水输送至地面。这种采水方式要求每口水源井需要下入一根满足长度需求的扬水管道，水源井数增多时，管材需求量大，且扬水管道的腐蚀问题严重影响到水源井的使用寿命。此外，油田现有的水源井采水装置难以实现对水源井液位的动态监测，当水源井液位下降时，潜水泵空载的现象时有发生，这不但存在着电能浪费的问题，而且会严重影响潜水泵的服役寿命，导致水源井修井周期缩短、费用增加，从而造成水源井供水不足、不稳定的问题出现，直接影响油田开发。对于采用化学驱采油的油田区块，由于不同区块的储层地质特征与地层压力存在差异，化学剂只有在特定浓度下才会发挥最佳的驱油效果，这便要求油田生产过程中需根据实际情况调配化学剂母液的浓度。例如，针对聚合物驱，通常，油田主要通过聚合物干粉与清水在溶解罐内以一定比例混合的方式调配聚合物母液浓度，溶解罐内的清水注
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术的一个目的是提供用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，这种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置用于解决现有技术中通过潜水泵与扬水管道的组合结构进行采水，存在对管材需求量大、水源井设施寿命短的问题；本专利技术的另一个目的是提供用于水源井的无管连续采水智能封隔器定量采水方法，以用于解决水源井液位的动态监测和智能定量采水的难题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置包括封隔器、触发装置、潜水泵、流量传感器、超声波的发射/接收模块、智能控制系统，触发装置位于井筒套管内，触发装置下端固定连接传动杆，传动杆下端连接排水阀，排水阀位于封隔器腔体内，封隔器外壳顶端中心具有传动杆孔，传动杆孔外侧周向均匀布置扇形排水孔，排水阀的阀板由扇叶沿圆周均匀布置形成，排水阀用于打开或关闭扇形排水孔；传动杆上端安装对称的止动铰链，双臂杠杆与该对止动铰链上端铰接，该对止动铰链下端铰接一对卡瓦，双臂杠杆上端固定滑动滚轮，滑动滚轮沿井筒套管内壁上下滚动，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定连接潜水泵排出喷嘴，潜水泵与地面上的变频器连接，变频器连接智能控制系统，井筒套管上端连接出水管线，出水管线上设置流量传感器，超声波的发射/接收模块设置于封隔器下。
3、上述方案中传动杆上端设置有双臂杠杆限位板，双臂杠杆底端一侧卡在双臂杠杆限位板上，双臂杠杆底端另一侧与止动铰链铰接；传动杆还设置有止动铰链座，止动铰链座位于双臂杠杆限位板下方，止动铰链通过止动铰链座安装，卡瓦侧顶角卡在止动铰链座底面下。
4、上述方案中封隔器由上封隔器和下封隔器组成，每个封隔器的胶桶通过封隔器外壳固定，胶桶与封隔器腔体通过封隔器中心管相通，上封隔器内腔底设置有中心孔，带孔鞍座自然落坐在中心孔上，带孔鞍座下端伸入到下封隔器腔体中；超声波的发射/接收模块设置于下封隔器的底面下。
5、上述用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法：
6、智能控制系统采用stm32f103c8t6单片机作为中心控制芯片，其电源模块、按键控制模块、显示模块、通信模块、温度采集单元、寄存器模块与超声波发射/接收模块构成超声波测距系统，超声波发射模块、接收模块与被测液面之间的距离：
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8、式中，s为超声波发射位置与被测液面之间的间距，m；c为当前环境下的声速，m/s；t1+t2+t3+...+tn为相同位置测量n次往返单次的计时，s；
9、声速的表达式为：
10、c＝331.45+0.607t(2)
11、式中，t为热力学温度，k；
12、智能控制系统通过其电源模块、按键控制模块、显示模块、通信模块、寄存器模块、驱动单元与流量传感器构建定量采水控制系统，通过按键控制模块开启定量采水并输入供水需求量，流量传感器计量流过出水管线的累计流量，通信模块将累计流量数据传输至stm32单片机，供水需求量与出水管线累计流量之间的偏差值输入智能算法进行运算，计算值作为控制信号操控驱动单元，实时控制供水过程中潜水泵运行功率以实现定量采水；
13、δu(k)％＝pδe(k)％+ie(k)％+d[δe(k)％-δe(k-1)％],δuk％∈(0,1)(11)
14、δu(k)％为变频器的输入信号调控异步电动机的输出功率，其大小决定着潜水泵的运行功率，δu(k)％＝1时，潜水泵全功率运行；δu(k)％＝0时，流过出水管线的累计流量等于供水需求量，潜水泵停止运行；δu(k)为pid输出增量值；p为比例系数；i为积分系数；d为微分系数；p、i、d均为0至1内的小数；k为采样序号；e为偏差；
15、通过按键控制模块开启定量采水，并输入供水需求量，在无人操控的条件下实现智能定量采水。
16、上述方案中stm32f103c8t6单片机自带adc、dac转换器，进行数字信号与模拟信号之间的相互转换，实现生产过程中的数据采集与智能控制。
17、上述方案中流量传感器测得的累计流量数据与超声波接收模块接收的超声波信号均转换为4～20ma的电信号输入智能控制系统。
18、上述方案中封隔器选用双胶桶组合式结构，胶桶的最大外径尺寸根据井筒套管直径选择，胶桶外倾角度为45°。
19、上述方案中连通封隔器中心管与胶桶的出水孔直径为10mm。
20、有益效果：
21、1、本专利技术利用井筒套管和封隔器将水源井地下水采到地面，实现水源井无扬水管道连续采水，以最大限度减少管材消耗、提高水源井使用寿命，同时有效避免了水源井停泵、关阀时发生水击现象对潜水泵和管路产生损害。此外，以井筒套管代替扬水管道的采水方式可显著降低采水过程中水流速度，降低管道沿程摩擦阻力，减少采水过程中的压力损失，提高潜水泵运行效率、降低能耗。
22本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：这种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置包括封隔器、触发装置、潜水泵、流量传感器、超声波的发射/接收模块、智能控制系统，触发装置位于井筒套管内，触发装置下端固定连接传动杆，传动杆下端连接排水阀，排水阀位于封隔器腔体内，封隔器外壳顶端中心具有传动杆孔，传动杆孔外侧周向均匀布置扇形排水孔，排水阀的阀板由扇叶沿圆周均匀布置形成，排水阀用于打开或关闭扇形排水孔；传动杆上端安装对称的止动铰链，双臂杠杆与该对止动铰链上端铰接，该对止动铰链下端铰接一对卡瓦，双臂杠杆上端固定滑动滚轮，滑动滚轮沿井筒套管内壁上下滚动，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定连接潜水泵排出喷嘴，潜水泵与地面上的变频器连接，变频器连接智能控制系统，井筒套管上端连接出水管线，出水管线上设置流量传感器，超声波的发射/接收模块设置于封隔器下。
2.根据权利要求1所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：所述传动杆上端设置有双臂杠杆限位板，双臂杠杆底端一侧卡在双臂杠杆限位板上，双臂杠杆底端另一侧与止动铰链铰接；传动杆还设置有止动铰
3.根据权利要求2所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：所述封隔器由上封隔器和下封隔器组成，每个封隔器的胶桶通过封隔器外壳固定，胶桶与封隔器腔体通过封隔器中心管相通，上封隔器内腔底设置有中心孔，带孔鞍座自然落坐在中心孔上，带孔鞍座下端伸入到下封隔器腔体中；超声波的发射/接收模块设置于下封隔器的底面下。
4.一种权利要求3所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法，其特征在于：所述智能控制系统采用STM32F103C8T6单片机作为中心控制芯片，其电源模块、按键控制模块、显示模块、通信模块、温度采集单元、寄存器模块与超声波发射/接收模块构成超声波测距系统，超声波发射模块、接收模块与被测液面之间的距离：
5.根据权利要求4所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法，其特征在于：所述STM32F103C8T6单片机自带ADC、DAC转换器，进行数字信号与模拟信号之间的相互转换，实现生产过程中的数据采集与智能控制。
6.根据权利要求5所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法，其特征在于：所述流量传感器测得的累计流量数据与超声波接收模块接收的超声波信号均转换为4～20mA的电信号输入智能控制系统。
7.根据权利要求6所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法，其特征在于：所述封隔器选用双胶桶组合式结构，胶桶的最大外径尺寸根据井筒套管直径选择，胶桶外倾角度为45°。
8.根据权利要求7所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置定量采水方法，其特征在于：所述连通封隔器中心管与胶桶的出水孔直径为10mm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：这种用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置包括封隔器、触发装置、潜水泵、流量传感器、超声波的发射/接收模块、智能控制系统，触发装置位于井筒套管内，触发装置下端固定连接传动杆，传动杆下端连接排水阀，排水阀位于封隔器腔体内，封隔器外壳顶端中心具有传动杆孔，传动杆孔外侧周向均匀布置扇形排水孔，排水阀的阀板由扇叶沿圆周均匀布置形成，排水阀用于打开或关闭扇形排水孔；传动杆上端安装对称的止动铰链，双臂杠杆与该对止动铰链上端铰接，该对止动铰链下端铰接一对卡瓦，双臂杠杆上端固定滑动滚轮，滑动滚轮沿井筒套管内壁上下滚动，卡瓦用于卡固在井筒套管上；封隔器中心管下端固定连接潜水泵排出喷嘴，潜水泵与地面上的变频器连接，变频器连接智能控制系统，井筒套管上端连接出水管线，出水管线上设置流量传感器，超声波的发射/接收模块设置于封隔器下。
2.根据权利要求1所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：所述传动杆上端设置有双臂杠杆限位板，双臂杠杆底端一侧卡在双臂杠杆限位板上，双臂杠杆底端另一侧与止动铰链铰接；传动杆还设置有止动铰链座，止动铰链座位于双臂杠杆限位板下方，止动铰链通过止动铰链座安装，卡瓦侧顶角卡在止动铰链座底面下。
3.根据权利要求2所述的用于水源井的无管连续采水智能封隔器装置，其特征在于：所述封隔器由上封隔器和下封隔器组成，每个封隔器的胶桶通过封隔器外壳固定，胶桶与封隔器腔体通过封隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕永斌，朱家玮，钟会影，靖可毓，王群，王志华，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：
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