专利名称：高压注气驱油智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子控制仪器，具体地说是一种用于油田石油开采中的高压注气驱油智能控制器。
目前国内大部分油田，尤其是早期建设的几个大油田，几乎都处于开采的中后期阶段，油井附近蓄积的油已经枯竭，而离油井较远处的大部分石油采不到。原因是石油不向水那样蓄积得非常快，而密集型打井费用又太高。为解决此问题，现在油田采用的技术是在离油井一定距离均布打几口气井或利用已废弃的油井，通过它们把高压(160Mpa)气体注入地下来驱油，使油尽快地蓄达油井底部附近。由于受变温、变压等不稳定流动条件的影响，如不能掌握在上述不稳定流动条件气体的流动规律便难以确保平稳注气，这就需要配置适用的气体流量控制与调节方法。
鉴于上述情况，本实用新型的目的是提供一种可确保平稳注气的高压注气驱油智能控制器。
本实用新型的目的是这样实现的它包括置于高压输气管路上的耐高压气体流速传感器、温度传感器和压力传感器，气体流速传感器和温度传感器的输出端分别经气体流速信号输入电路和温度信号输入电路与中央处理器的信号输入端相连，压力传感器的输出端与中央处理器的信号输入端相连，显示温度、气压、气流量及时间数值的液晶显示器连接于中央处理器的信号输出端，中央处理器的信号输出控制端与置于高压输气管路上的耐高压电动阀信号输入端相连。中央处理器(CPU)通过对压力传感器、控温度传感器和流速传感器的信号检索，按照动态的数学物理模型，通过数学积分的方法，并且根据人为给定的参数，计算出瞬时流量及时间积分流量，得出适时的控制与计量方案，通过耐高压电动阀控制高压输气管路的连续开闭，以此控制高压输气管路气体的流量，由液晶显示器显示所测的数值。
本实用新型的的优点是利用压力传感器、温度传感器和流速传感器来检测高压气体管路中的压力、温度及流速信号，通过中央处理器计算出管路里高压流动气体的瞬时流量及时间积分流量并控制耐高压电动阀的连续开闭，以此控制高压输气管路气体的流量，从而达到平稳注气的目的。
以下结合附图对本实用新型作以详细说明。
图1是本实用新型原理框图。
图2是中央处理器电路原理图。
图3是流速信号输入电路原理图。
图4是温度信号输入电路原理图。
图5是耐高压气体流速传感器结构示意图。
图6是图5的侧面剖视图。
图7是耐高压电动阀结构示意图。
由附图可知，本实用新型主要包括高压气体流速传感器、温度传感器、压力传感器、气体流速信号输入电路、温度信号输入电路、耐高压电动阀及液晶显示器。其中耐高压气体流速传感器包含固定在输气管路1上的卡盘3和上端连接卡盘且下部横置于管路路径上的杠杆8，该杠杆下端与置于卡盘3下端内侧的弹性筒5相碰。弹性筒内侧设有四个应变片4(S1、S2、S3、S4)。由四个应变片4构成惠斯登电桥，其输出信号经流速信号输入电路送至中央处理器进行处理。图中序号2为设在杠杆8上的圆板，序号6、7分别为固定卡盘3的螺栓和密封垫圈；温度传感器采用XMTE-2303M型温度变送器，该变送器的输出端经温度信号输入电路送至中央处理器；压力传感器采用PT351型压力变送器，其输出信号送至中央处理器；流速信号输入电路(见图3)包含由电阻R1-R3、WP1、WP2、电容C1-C4、运算放大器IC12构成的前极差动放大电路和由电阻R5-R8、电容C5-C8、运算放大器IC13、IC14构成的滤波调相器，即由流速传感器检测出的输气管路中气体流速信号经流速信号输入电路输出稳定范围的流速标定模拟信号(0-5V)送给中央处理器；温度信号输入电路(见图4)包含由电阻R2-R5、P1、P2，电容C1-C3与运算放大器IC10构成的前级单端输入放大电路和由电阻R6-R8、电容C4-C5、二极管D1-D2与运算放大器IC11构成的滤波调相器。即由温度传感器检测出的输气管路温度信号经温度信号输入电路输出稳定范围的温度标定模拟信号(0-5V)送给中央处理器；中央处理器包含两个单片机芯片IC1、IC9(PCF80C552)，锁存器IC2，程序存贮器IC3，数据存贮器IC4(内存)、IC5(外存)，缓冲器IC6。两个单片机芯片(双MCU)IC1、IC9为系统的核心部分，协调配合完成高速信号输入输出及数学积分等的高速信息处理。由锁存器IC2、程序存贮器IC3、数据存贮器IC4、IC5配合双MCU完成软件程序处理及信息处理与存储。集成片IC7为日历时钟芯片，可以记录并处理包括年、月、日、时、分、秒等时标信息，根除千年虫(Y2K)问题。IC8配合MCU完成与PC机的通讯。液晶显示器LCD与汉字液晶显示器接口16PN(MGLS6432)相连；KEY(12PIN)为键盘处理接口；INFO为传感器模拟信号的输入接口。系统MCU可以直接处理这些模拟信号。耐高压电动阀(见图7)它由阀体9、连接螺栓11、阀杆12、手动转轮13、丝杠14、阀位变送器15、控制电缆16、电动机17、电动执行机构18、辅助支撑机构19构成。阀体9进出气口与输气管路10相连接。电动执行机构18为AB8型多转式电动执行器，控制电压为24VDC，阀位反馈输出4～20mA，可直接用于计算机控制。由阀位变送器15将阀位信号反馈给中央处理器，经中央处理器处理后控制电动执行器，电动执行器通过丝杠14与阀杆12相连接，从而实现对阀的连续开闭、定位及限位的自动控制。
上述控制装置为单井自动控制注气，若建一个中心控制室可实现多井集散均衡控制。
权利要求1.一种高压注气驱油智能控制器，其特征是它包括置于高压输气管路上的耐高压气体流速传感器、温度传感器和压力传感器，气体流速传感器和温度传感器的输出端分别经气体流速信号输入电路和温度信号输入电路与中央处理器的信号输入端相连，压力传感器的输出端与中央处理器的信号输入端相连，显示温度、气压、气流量及时间数值的液晶显示器连接于中央处理器的信号输出端，中央处理器的信号输出控制端与置于高压输气管路上的耐高压电动阀信号输入端相连。
2.如权利要求1所述的高压注气驱油智能控制器，其特征是，所述耐高压气体流速传感器包含固定在输气管路上的卡盘和上端连接卡盘且下部横置于管路路径上的杠杆，该杠杆下端与置于卡盘下端内侧的弹性筒相碰，弹性筒内侧设有四个应变片。
专利摘要一种高压注气驱油智能控制器，它包括耐高压气体流速传感器、温度传感器、压力传感器，中央处理器、液晶显示器及耐高压电动阀。利用压力传感器、温度传感器和流速传感器来检测高压气体管路中的压力、温度及流速信号，通过中央处理器计算出管路里高压流动气体的瞬时流量及时间积分流量并控制耐高压电动阀连续开闭，以此控制高压输气管路气体的流量，从而达到平稳注气的目的。
文档编号E21B43/12GK2475830SQ0124110
公开日2002年2月6日 申请日期2001年4月10日 优先权日2001年4月10日
发明者田景利, 王洪亮 申请人:田景利