旋轉活塞控制式智能開關器的研制與應用

蒙興榮

摘要：在油井的分層測試中使用往復式智能開關會由于校正和無效的切換功能而導致活塞卡死，從而導致分層測試和分層分離操作無法正常進行。開發了由智能開關控制的旋轉活塞，并且流體形成可以流過中空旋轉活塞，有效地防止了活塞和閥腔結垢。為此，形成了由智能活塞控制式的旋轉活塞。流體流過中空旋轉活塞，可以有效防止活塞和閥腔結垢，能夠高效進行分層測試提高準確性和穩定性。

關鍵詞：旋轉活塞;控制式智能開關器;研制;應用

為了增加單井產量并降低生產成本，中國的主要油田實施了一系列有效的模式和多層采礦技術，并支持分層注水技術。由于每個油層的巖性、物理性質和儲層流體特性不同，因此每個層的吸水能力、水前進速度和流體生產狀況都不同。 生產能力和壓力條件尚不清楚，現場動態調整步驟也沒有針對性。智能開關在分層測試中的應用，也實現了單層地下油層的生產。它提供了一種處理每口油井產能和各層之間不一致的技術，進一步增強了對多層開采技術的支持，提高了開采的影響力，提高了施工效率。

一、油井自動分層開關工具

自動分層測試開關工具使用活塞壓力平衡結構，以在打開和關閉狀態下實現軸向壓力平衡，并承受地層和壓力對開關運動的影響。分層測試開關工具主要由上連接器、控制電路、活塞和下連接器組成。電機安裝在活塞的上端，驅動螺桿的一端與電機軸匹配，另一端通過螺紋與活塞連接。傳感器接收井口環空壓力脈沖信號，通過該信號控制電動機的旋轉。電機通過驅動螺桿來調節上下活塞運動的旋轉。電機使活塞向下旋轉，并在下限位置打開地層。電機的反向旋轉將活塞向上推動，并在活塞的上限位置關閉地層。開關式阻水開關在側進模式下工作。活塞裝有一個密封環，以防止流體流到活塞的底部或上部槽口，從而使流體僅流入活塞的環形空間，因為開關處于打開狀態，所以液體入口與液體出口接觸。

二、控制式智能開關器的構成

旋轉開關活塞式地下管道智能監控開關主要由微機開關驅動閥，微電機開關驅動控制系統和開關微機驅動控制電路部分組成。首先，通過微軟的計算機驅動控制應用程序自動設置電源開關，并通過高能量的鋰電池電源為電機驅動控制系統進行供電。當驅動達到系統設定工作時間時，微電子計算機向驅動微電機目標驅動開關系統活塞發送啟動命令以使目標驅動開關系統活塞開始正常工作，從而保證驅動系統活塞可以打開或及時關閉驅動開關，從而可以實現目標驅動層的及時自動進行切換。兩個大型液體入口通道分別設計在一個活塞上和密封件的底部，兩個小型液體驅動出口輸入通道分別設計在一個旋轉式的活塞上。推動開關旋轉活塞的分層密封件和表面厚度是旋轉活塞分層密封件和地層旋轉推動活塞的連接基礎，在活塞接觸面的平面中，地層中的流體通道流過中空可以旋轉推動活塞，并且旋轉活塞的分層密封件和表面厚度不受地層液體通道結垢的厚度影響，可以有效率地防止旋轉活塞卡死，提高活塞分層密封測試的操作準確性和測試有效性[1]。

三、控制式智能開關器的原理

（一）開關器打開

當這個開關再次打開時，就已經形成了一個層次。當電機設置的停止時間參數達到一個開關的自動打開停止狀態時，微電子計算機向一個微電機系統驅動控制系統活塞發送開關命令以使其開始啟動操作電機驅動控制系統，從而促使驅動系統活塞開始旋轉。連接兩個液體驅動通道后，驅動器的電機將暫時停止正常工作，活塞將自動停止高速旋轉。在這個工作情況下，地層中的流體可以穿過位于入口的地層液體流動通道并從地層液體通道出口處從通道內部流出，以便于實現進入地層的出口打開[2]。

（二）開關器關閉

開關柜門閉合，地層開關閉合。當驅動計時器電機到達驅動閉合停止狀態啟動開關時，微電子計算機向帶有微電機控制驅動器的系統接口發送驅動命令以使它開始進行驅動，從而促使驅動器的活塞開始旋轉。當驅動活塞連續停止旋轉90°時，活塞驅動密封件底部的內側液體電流通道和頂部液體電流進入活塞通道自動停止時，驅動器的電機立即停止驅動工作，活塞自動停止連續旋轉。此時，當地表表層地下流體不能通過溶液進入和流出到達一側液體通道入口和溶液出口進入通道的互相連接的兩側液體入口通道時，由于一側液體通道出口是從通道一側旋轉到另一側，所以地層流體不能從一側液體通道出口進入通道中一側流出，使得下地層閘門關閉[3]。

（三）開關狀態時間設定

使用用戶專用的USB數據線將自動微機智能控制管理系統的各個智能控制開關與自動開關機的設置應用程序連接起來。打開開關參數表，為每個開關的數據獲取中斷狀態分別設置延遲時間1?6。總共一次可以同時設置6個控制開關進入狀態。打開或自動關閉的延遲時間參數表示系統打開或自動關閉后上一級系統狀態的延遲時間，如果狀態延遲1則為24，開。延遲2填為24，關閉，則可能表示這個開關在24小時后打開。打開后24小時即可關閉電源開關。根據目前油井采集測試開關設計的功能要求，根據信息采集測試時間順序設置油井測試期間的檢測開關工作狀態，然后單擊數據裝運時間按鈕將數據采集測試時間發送到測試開關上的微計算機控制系統。斷開了與數據傳輸電纜的總線連接，并重新安裝高能量的鋰電池組以進行供電。微型自動計算機控制系統將根據每個開關和分組的數據采集工作時間長短來自動控制每個開關組的狀態[4]。

四、現場的實驗

旋轉活塞控制式智能開關與自動開關配合一起使用。封隔器上要捆扎上防油層。每層樓還安裝了另外一組自動旋轉式的智能控制開關，該智能開關根據不同地面現場設計方案需要進行自動設置并同時受到遠程控制。井下的微型通用計算機。系統定期自動控制抽油開關，地面上的自動抽油機連續自動抽油，以便于實現自動判斷換油油層和實現單層井下自動采油，并準確統計捕獲生產能力的油參數，含水量，含鹽使用量，壓力和每層井下油的氧化溫度適當。由于多層套管進水網絡由于多層套管系統中不同儲層的巖性，物理化學性質和不同儲層進水流體活動特性不同，因此，其儲層吸水量，進水活動速度，不同層的主要液體生產配制活動條件以及不同層的主要液體生產活動條件均發生變化因而旋轉臂式智能進水開關也可用于直接執行我國多層套管系統大型油井套管分層進水測試時的測試。

結束語：

往復式的小型智能電源開關容易產生結垢，并且由于開關活塞被嚴重卡住而直接禁用了智能開關保護功能。設計了地層旋轉轉動活塞和閥智能測量開關，地層泵的流體流經中空時需旋轉轉動活塞，活塞和閥腔不易移動測量，解決了旋轉活塞和閥卡死的困難問題。現場試驗測試結果證明，旋轉加油活塞上的智能控制開關流動性能穩定可靠，可以正確準確地實時捕獲各個加油層的流動性能變化數據，為以后的加油動態快速調整加油提供了可靠的技術依據。

參考文獻：

[1]王百，黃偉，呂億明，趙曉偉，韓二濤. 旋轉活塞控制式智能開關器的研制與應用[J]. 石油礦場機械（11）：47-50.

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[3]藺善舉. 旋轉角的檢測及智能化電子凸輪開關控制器[J]. 儀表技術與傳感器， 1997（06）：27-30.

[4]趙大帥. 礦用饋電開關智能控制器的研制[D]. 西安科技大學， 2010.

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