成果名稱

注水井自動監控系統

申

報

單

位

名　　稱

勝利油田有限公司采油工藝研究院

通訊地址

山東省東營市西三路188號

郵政編碼

257000

聯系人

王   軍

電話（區號）

0546-8557201

電子信箱

傳真（區號）

成果完成單位

勝利油田有限公司采油工藝研究院

成果類別

新技術√　　　　　新工藝　　　　　新方法　　　　　新設計　　

新產品  　　　　　新材料　　　　　新品種　　　　　其　他

成果水平

國際領先　　　　  國際先進√　　　國內領先　　　　國內先進

成果來源

國家計劃　　　　  省部計劃√　　　其　他

成果評價方式

鑒　定　　　　  　驗　收√　　　　專　利　　　  　其　他

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1、立項背景

我國石油資源在開采后期，由于地層壓力的下降，常采取注水方式來補充地層能量，以達到進一步開采石油的目的。目前，國內的注水技術主要是人工控制，每口注水井都安裝有高壓閥門、壓力表、高壓注水表。所用的注水閥門多為高壓閘閥或截止閥，開關時需要人工旋轉手輪，用來打開或關閉閥門。這些設備在實際中存在著許多的不安全因素，主要表現在以下幾個方面：

（1）由于控制注水的高壓閥門多為閘閥或截止閥， 閥門在開、關時，存在磨損，特別是在高壓下易導致密封失效，造成滲漏，有的甚至出現絲桿飛出傷人或毀壞設備，造成不安全事故。

（2）大部分油田注水壓力都在10Mpa以上，部分油田注水壓力超過40 Mpa，人工調節極不安全。

（3）電網波動或者注水泵站出現異常，造成注水井壓力的波動，有時會引起注水管線破裂，如操作人員沒有及時發現，則會損壞生產設備，影響了注水的正常生產。

（4）由于人工控制的時間滯后效應，不能對注水出現的異常情況及時處理，特別是夜間，由于壓力波動，操作人員不能及時發現并做出處理，造成注水井失控或注水井“倒灌”，有的造成注水井出砂。這種現象嚴重影響了油田的穩定開發和安全生產。

（5）注水井注水流量人工調節，程序繁鎖。

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2、成果特點

在減少了人工調節閥門的工作量；避免了由于注水壓力高，人員操作危險的基礎上，達到了注水井配注要求的低限壓力，使注水量保持平穩；在油壓小于注水井啟動壓力時可實現閥門自動關閉，避免油層回吐，保證了注水井的安全生產。主要有以下特點：

（1）目前，國外在注水井自動監控方面，著重點是以開發監視控制系統軟件為主，只是對壓力、流量監視和數據傳輸，與我們研制的全自動監視控制裝置完全不同，我們的重點是當注水壓力高時，為了減少注水井現場操作人員的危險，減少操作人員工作量，而開發的一種全自動監視控制注水井流量的裝置，用于自動調節注水流量，是機電一體化的整體裝置。

（2）我國常用電動閥主要是通斷二位控制方式，即只能控制流體的通斷，不能連續調節流量大小，而本產品可以連續調節流量大小。

    （3）本系統中帶有閥門開度顯示機構，可以直觀的顯示閥門開關的大小。

    （4）我們控制閥門開度的程序采用PID算法。

3、創新性

（1） 雙流閥調節技術：雙流閥調節裝置主要由雙流調節閥、閥門開度顯示機構組成。調節閥設計了兩塊各帶有二個圓孔的磨輪相對作旋轉運動,通過改變介質流通的截面積,進行流量調節。從開到關只需旋轉手柄90°就可實現，而且一對磨輪的工作密封平面始終緊貼在一起，操作起來輕松平穩，不會引起震動和發出噪音。每當閥門開閉一次，還能將殘留在工作密封面上的污垢徹底清除一次，避免了雜物進入兩工作密封面之間而損傷密封面。閥門開度顯示機構固定在高壓流體閥的頂端，刻度盤是透明的，指針固定在限位連軸的開關觸塊上與閥桿同步轉動，從而能正確顯示閥門的開度。

（2） 單片機控制調節技術：它是注水井智能監控裝置的控制中心，其工作原理是單片機系統接收人工設定的參數，并與減速機輸出機構的位置反饋信號以及雙流閥后端壓力流量傳感器輸出壓力、流量反饋信號，進行比較，通過PID算法，輸出電機正、反轉控制信號。以位置信號通過電機轉動，減速機力矩傳遞，到雙流閥變成閥體轉動開關度。

（3） 將雙流閥專利技術和先進單片機控制技術合成一體研制成機電

一體化裝置^­­＿＿注水井注水狀況自動監控系統,成功地解決了油田高壓注水

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人工控制不安全的問題。

4、成果水平

經科技查新，自行設計的雙流調節閥、注水井全自動監視控制機電一體化裝置未檢索到相關文獻報道，并于2001年12月經勝利油田有限公司組織鑒定，一致認為該系統自動化程度高，安全可靠，流量調節靈活、精確，達到國際先進水平。

5、應用情況及推廣前景

從現場應用情況看：注水井自動監控系統對整個配水間或單井來說能真正起到自動調節的作用，注水流量能夠自動控制在配注范圍之內，較好地解決了注水井人工監控工作量大；注水壓力高操作危險；停注或注水干線壓力下降后，注入水倒流造成地層出砂；人工控制精度差；注水量調節難度大等問題，深得崗位工人的厚愛。

注水井智能監控裝置使用壽命長，勝利油田有限公司純梁采油廠L44-5井從安裝到目前已20多個月沒有出現滲漏現象，充分證明了自動監控系統的雙流調節閥優點。自2000年7月進入現場應用試驗以來，已在勝利油田有限公司東辛采油廠和純梁采油廠9座配水間82口井上安裝應用，累積注水70多萬方，最長使用時間已達20個月,目前仍運轉正常。實踐證明，注水井智能監控裝置是一種自動化程度高，流量調節線性好，安全可靠，壽命長的新型注水裝置，今后必將在我國的石油礦場大力應用，為石油工業的穩定發展做出巨大貢獻。