专利名称：水力自动调压系统的制作方法
技术领域：
本发明属于石油开采设备技术领域，具体涉及用于油井注水的水力自动调压系 统。
背景技术：
油田采油过程中，为了将原油从地下岩层的缝隙间趋出，往往需要向油井内注水。 而不同的油井内的压力不同，有高有低，因此注水时所要求的注水压力也不尽相同，高压井 需要更高的压力才能实现注水，低压井则不需要过高的压力。对于油井注水的传统做法是 采用高压泵对高压井进行注水，为了使高压泵能对低压井同时进行注水，通常通过阀门节 流，控制流量的方法来进行。为了使水压提高，能实现对更高压力的井注水，往往需要功率 很大的水泵，因此能量消耗很大；同时，采用高压泵向低压井注水的做法，也会造成严重的 能量巨大浪费，而且注水效果也不好，对开采工作中造成诸多不便。针以上技术问题，有技术利用进水自身的压力，采用调压缸、水油能量转换器、电 磁换向阀等来控制注水流，以期实现水力自动调压注水的目的。但该技术通过水油能量转 换器实现利用水压向油路加压，再通过油路压力变换控制桥式插入式阀件实现进出口水路 的变换，这种做法虽然利用了水压自动向油路加压，但存在很大的缺陷一是该专利技术方 案中没有公开完整的控制油路的技术方案，实践中根据此专利的描述无法实现控制油路的 连续循环工作，二是漏失的水和油动力液不但造成浪费，而且会对环境造成污染，三是不能 提供稳连接定的控制油压，导致注水工作的不稳定，四是水介质容易腐蚀管道，影响油路的 工常工作。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种循环油路控制系统来控制注水的水 路，利用固定压力的一级泵站实现对高压井和低压井同时进行稳定注水的水力自动调压的 注水系统。为实现上述目的，本发明的技术方案是水力自动调压系统，包括注水系统，所述 注水系统包括泵水系统、工作口开关控制系统、压力调节系统；所述工作口开关控制系统包 括a、b、c、d四个对接的液控单向阀、两个工作口，一个进水口和一个出水口 ；所述压力调 节系统包括A腔、B腔、C腔、D腔四个工作腔和换向系统，所述A腔和D腔的进出口分别与 两只输入单向阀的出口和两只输出单向阀的进口连接，两只输入单向阀的入口连接泵水系 统，两只输出单向阀的出口连接高压井注水管，所述B腔和C腔分别与所述工作口开关控制 系统的两个工作口相连，所述工作口开关控制系统的进水口与泵水系统相连，工作口开关 控制系统的出水口连接低压井注水管；所述水力自动调压系统还包括循环油路控制系统和 PCL控制系统，所述循环油路控制系统由泵油系统、先导系统、工作口开关控制系统、蓄油系 统与泵油系统依次连接组成，所述先导系统包括两个先导电子球阀，所述两个先导电子球 阀分别设有进油通道和排油通道，所述进油通道的进油口与泵油系统连接，进油通道的出油口分别与所述工作口开关控制系统的液控单向阀a、c和b、d连接，所述排油通道的进油 口分别与所述工作口开关控制系统的液控单向阀a、c和b、d连接，排油通道的出油口与蓄 油系统连接；当一个先导电子球阀的进油通道接通，其排油通道关闭，此时，另一个先导电 子球阀的排油通道接通，其进油通道关闭；所述PCL控制系统接收换向系统的换向信号，控 制先导系统的先导电子球阀导向。所述泵油系统和先导系统之间设有输油单向阀，在输油单向阀和先导系统之间设 有蓄能系统和油压监控系统，所述油压监控系统通过PCL控制系统控制泵油系统的开关。所述换向系统包括两个接近开关，两个接近开关分别设置在所述压力调节系统的 A腔和D腔的端部。所述压力调节系统为液力调压缸，所述液力调压缸为单个或多个并联。所述泵油系统和输油单向阀之间，设有溢流阀，所述溢流阀和蓄油系统连接。所述先导系统和蓄能系统、先导系统和蓄油系统之间分别设有节流阀。所述蓄能系统和蓄油系统之间通过一个截油阀相连。所述蓄油系统上设有过滤器，液位计、温度传感器和加热器，所述温度传感器通过 PCL系统和加热器相连。所述PLC控制系统为单片机。与现有技术相比，本发明的有益效果表现为由于采用了独立的循环油路控制系 统对注水的水路，使得注水系统在往高、低压井注水的可靠性和稳定性更强，延长了机器的 使用寿命，同时节省了能耗；注水效果更好，且无污染物排放。
图1为本发明的工作原理示意图。图中，1-油泵，2-溢流阀，3-电机，4-过滤器，5-液位计，6_油箱，7_空气滤清器， 8-输油单向阀，9-温度传感器，10-截油阀，11-节流阀，12-先导电子球阀，13-排油通道， 14-进油通道，a-液控单向阀a，b-液控单向阀b，C-液控单向阀c，d_液控单向阀d，15-工 作口开关控制系统的进水口，16-工作口开关控制系统的工作口，17-工作口开关控制系统 的出水口，P-泵水系统，Pl-低压井，P2-高压井，A，B, C，D-分别为压力调节系统的A腔、B 腔、C腔和D腔，19-压力表，20-压力传感器，21-蓄能器，22-输入单向阀，23-输出单向阀， 24-接近开关，25-活塞，26-隔离体。
具体实施例方式参见图1为本发明水力自动调压系统的工作原理示意图。本发明包括泵水系统、工作口开关控制系统、压力调节系统。工作口开关控制系统 包括a、b、c、d四个对接的液控单向阀、两个工作口 16，一个进水口 15和一个出水口 17;压 力调节系统包括由活塞25和隔离体沈将液力调压缸27分成的A腔、B腔、C腔、D腔四个 彼此独立的工作腔和换向系统，换向系统为两个固定在压力调节系统的A腔和D腔端部的 接近开关24，A腔和D腔的进出口分别与两只输入单向阀22的出口和两只输出单向阀23 的进口连接，两只输入单向阀22的入口连接泵水系统P，两只输出单向阀23的出口连接高 压井P2的注水管，B腔和C腔分别与工作口开关控制系统的两个工作口 16相连，工作口开关控制系统的进水口 15与泵水系统P相连，工作口开关控制系统的出水口 17连接低压井 Pl的注水管。水力自动调压系统还包括循环油路控制系统和PCL控制系统。循环油路控制系统 由泵油系统、先导系统、工作口开关控制系统、蓄油系统与泵油系统依次连接组成。泵油系 统包括油泵1、溢流阀2、电机3和输油单向阀8，电机3带动油泵，从蓄油系统的油箱6中抽 油，并将油通过输油单向阀8输入先导系统和蓄油系统。蓄油系统采用蓄能罐21。蓄能罐 21先导系统之间设有输油单向阀8，在输油单向阀8和先导系统之间设有蓄能罐21和油压 监控系统，油压监控系统由压力传感器20和压力表19组成，通过PCL控制系统控制泵油系 统的开关。先导系统包括两个先导电子球阀12，两个先导电子球阀12分别设有进油通道14 和排油通道13，进油通道14的进油口与泵油系统连接，进油通道14的出油口分别与工作口 开关控制系统的液控单向阀a、c和b、d连接，排油通道13的进油口分别与工作口开关控制 系统的液控单向阀a、c和b、d连接，排油通道13的出油口与蓄油系统的油箱6连接；当一 个先导电子球阀12的进油通道接通，其排油通道关闭，此时，另一个先导电子球阀12的排 油通道接通，其进油通道关闭；PCL控制系统接收换向系统的接近开关M的换向信号，控制 先导系统的先导电子球阀导向。工作口开关控制系统的出水口 17与低压井Pl注水管之间设有一个注水单向阀， 注水单向阀的出水口与低压井Pl相连，进水口和工作口开关控制系统的出水口 17之间设 有蓄能罐。压力调节系统为液力调压缸，液力调压缸为单缸式、双缸并联式或三缸并联式。 所述泵油系统和输油单向阀8之间设有溢流阀2，溢流阀2和蓄油系统油箱6连接。先导系 统和蓄能系统、先导系统和蓄油系统之间分别设有节流阀11。蓄能系统和蓄油系统之间通 过一个截油阀10相连。蓄油系统的油箱6上设有过滤器4，液位计5、空气滤清器7、温度传 感器9和加热器，温度传感器9通过PCL系统和加热器相连。所述PLC控制系统为单片机。本发明水力自动调压系统流程为电机3带动油泵1，从油箱6中抽油，通过输油 单向阀8，将油泵向先导系统的先导电子球阀12，如果油路中油压过高，油可以从设在油泵 1和输油单向阀8之间的溢流阀2溢出，通过油箱6上的过滤器4流回油箱6 ；经过输油单 向阀8的油在油压过高时，无法回流入油箱，因此在输油单向阀8和先导电子球阀12之间 设有蓄能罐21，用来蓄积多余的油路能量，在蓄能罐21和先导电子球阀12之间设有由压力 传感器20和压力表19组成的油压监控系统，油路中油压过大时，在压力表19上可以显示 出来，同时，这一压力值可以通过压力传感器20传给PCL控制系统，PCL控制系统接到油压 过高的信号后，发出指令关闭电机3，停止泵油，此时，同蓄能罐21向油路提供油压，等压力 小于工作压力时，压力传感器20再次向PCL控制系统传递信息以启动电机3，继续向油路泵 油。两个先导电子球阀12处于不同的工作状态，当一个先电子球阀12的进油通道14 的进油口与泵油系统连通，其出油口与工作口开关控制系统连通时，它的排油通道13处于 封闭状态；而此时另外一个先导电子球阀12的排油通道13与工作口开关控制系统和油箱 6连通，将油路中的油排入油箱6中。在PCL控制系统的控制下，两个电子球阀的工作状态 不能停地切换，实现两个先导电子球阀进油通道14和排油通道13的交替接通与封闭。如果一个先导电子球阀12的进油通道14接通时，工作口开关控制系统的液控单向阀a、c在油路压力的作用下关闭，此时，另一个先导电子球阀12的排油通道与工作口开 关控制系统的液控单向阀b、d所处的油路接通，液控单向阀b、d所处的油路中的油通过先 导电子球阀12的排油通道排向油箱，使液控单向阀b、d所受油路的油压消失，则液控单向 阀b、d打开，此时，泵水系统P泵入工作口开关控制系统的进水口 15的水经过液控单向阀 b流向压力设节系统的C腔，此时C腔为来水腔，而B腔通过液控单向阀d与低压井Pl连 通，此时B腔为低压腔，A腔、D腔与泵水系统P —直处于连通状态，此时活塞25受到的C腔 和A腔的压力之和大于活塞25受到来自D腔和B腔的压力，活塞25即向右移动，随着活塞 25的移动，D腔的压力增大，通常泵水系统地供的泵水压力15-20MPa，D腔的压力通过会增 大到泵水压力1-1. 5倍，当这个压力大于高压井P2的压力时，D腔的水就会通过输出单向 阀23注入高压井P2，此时B腔为低压腔，其水压一般为泵水压力的0-0. 5倍，B腔的水则 注入低压井P1，当活塞25接近到D腔的端部，到达D腔端部所设的接近开关M时，接近开 关M将感应到的信号发送给PCL控制系统，PCL控制系统立即向先导系统的先导电子球阀 12发出导向指令，两个电子球阀随即切换工作状态，其排油通道和进油通道的开闭状态立 即切换，使液控单向阀b、d在油路压力的作用下关闭，使液控单向阀a、c开启，则此时B腔 通过开启的液控单向阀a与泵水系统连通，则B腔成为来水腔，C腔通过开启的液控单向阀 c与低压井Pl连通，则C腔变为低压腔，此时活塞25即向反向移动，A腔的水压力升高，A 腔的水压大于高压井的压力时，A腔的水通过输出单向阀23注入高压井，同时C腔的水进 入低压井P1，当活塞25移至A腔的端部，A腔端部的接近开关M感应到活塞25时，接近开 关M将感应到的信号发送给PCL控制系统，PCL控制系统立即向先导系统的先导电子球阀 12发出导向指令，两个电子球阀随即再次切换工作状态，活塞25便再向反向移动，如此反 复实现对高压井P2和低压井Pl同时注水。
权利要求
1.水力自动调压系统，包括注水系统，所述注水系统包括泵水系统、工作口开关控制系 统、压力调节系统；所述工作口开关控制系统包括a、b、C、d四个对接的液控单向阀、两个工 作口，一个进水口和一个出水口 ；所述压力调节系统包括A腔、B腔、C腔、D腔四个工作腔和 换向系统，所述A腔和D腔的进出口分别与两只输入单向阀的出口和两只输出单向阀的进 口连接，两只输入单向阀的入口连接泵水系统，两只输出单向阀的出口连接高压井注水管， 所述B腔和C腔分别与所述工作口开关控制系统的两个工作口相连，所述工作口开关控制 系统的进水口与泵水系统相连，工作口开关控制系统的出水口连接低压井注水管；其特征 在于所述水力自动调压系统还包括循环油路控制系统和PCL控制系统，所述循环油路控 制系统由泵油系统、先导系统、工作口开关控制系统、蓄油系统与泵油系统依次连接组成， 所述先导系统包括两个先导电子球阀，所述两个先导电子球阀分别设有进油通道和排油通 道，所述进油通道的进油口与泵油系统连接，进油通道的出油口分别与所述工作口开关控 制系统的液控单向阀a、c和b、d连接，所述排油通道的进油口分别与所述工作口开关控制 系统的液控单向阀a、c和b、d连接，排油通道的出油口与蓄油系统连接；当一个先导电子 球阀的进油通道接通，其排油通道关闭，此时，另一个先导电子球阀的排油通道接通，其进 油通道关闭；所述PCL控制系统接收换向系统的换向信号，控制先导系统的先导电子球阀 导向。
2.根据权利要求1所述的水力自动调压系统，其特征在于所述泵油系统和先导系统 之间设有输油单向阀，在输油单向阀和先导系统之间设有蓄能系统和油压监控系统，所述 油压监控系统通过PCL控制系统控制泵油系统的开关。
3.根据权利要求1所述的水力自动调压系统，其特征在于所述换向系统包括两个接 近开关，两个接近开关分别设置在所述压力调节系统的A腔和D腔的端部。
4.根据权利要求1所述的水力自动调压系统，其特征在于所述压力调节系统为液力 调压缸，所述液力调压缸为单个或多个并联。
5.根据权利要求2所述的水力自动调压系统，其特征在于所述泵油系统和输油单向 阀之间，设有溢流阀，所述溢流阀和蓄油系统连接。
6.根据权利要求2所述的水力自动调压系统，其特征在于所述先导系统和蓄能系统、 先导系统和蓄油系统之间分别设有节流阀。
7.根据权利要求2所述的水力自动调压系统，其特征在于所述蓄能系统和蓄油系统 之间通过一个截油阀相连。
8.根据权利要求2所述的水力自动调压系统，其特征在于所述蓄油系统上设有过滤 器，液位计、温度传感器和加热器，所述温度传感器通过PCL系统和加热器相连。
9.根据权利要求2所述的水力自动调压系统，其特征在于所述PLC控制系统为单片机。
全文摘要
本发明属于石油开采设备技术领域，具体涉及用于油井注水的水力自动调压系统。包括注水系统和油路控制系统。注水系统包括依次相连的泵水系统、工作口开关控制系统、压力调节系统和注入系统，油路控制系统包括泵油系统、蓄能系统、压力控制系统、先导系统、液控系统和蓄油系统，泵油系统、先导系统和液控系统依次相连，在泵油系统和先导系统之间设置蓄能系统和压力控制系统，泵油系统、蓄能系统、先导系统分别和蓄油系统相连通。本发明由于采用了油路控制系统来对注水系统进行自动控制，使得注水系统在往高低压井注水时可靠性和稳定性更强，延长了机器的使用寿命，同时节省了能耗，使得注水效果更好。
文档编号E21B43/20GK102094608SQ200910242459
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者崔自立, 郭耀林 申请人:安东石油技术(集团)有限公司