专利名称：井口光电遥感智能注剂泵系统和智能加注方法
技术领域：
本发明涉及光伏发电遥感自动化控制加注装置的领域，具体涉及井口光电遥感智能注剂泵系统和智能加注方法，其可被应用于油田边远井，特别是草原、沙漠等供电困难、 无人值守的边远地区油(气)水井自动加注化学药剂使用。
背景技术：
目前，随着国内气田的大开发脚步的快速迈进，气井勘探、开发、生产中出现的问题也日益显现，特别是气田生产井出水问题，气井地层出水后，将降低气井产能，减少气藏可采储量，增加生产管理难度，缩短气藏稳产年限，降低气藏的采收率，从而影响气藏的整体开发效益。因而，在气田推广排水采气工艺技术就显得越来越重要。国内大部分气田单井(尤其是边远井)加注主要采用人工加注或用加注车的方式进行排水采气，尚未出现成熟的自动化生产设备，但是由于国内油气田井位比较分散，且数量又大，如果所有低产井每天进行人工加注起泡剂，就需要组建一支十分庞大的专业服务车队，同时存在人工劳动强度大等缺陷，同时无疑将消耗大量的能源，而且制造大量的尾气排放。显然这是不符合产业自动化和环保理念的。
发明内容
本申请人考虑到现有现场施工的上述情况而研发出了本发明。根据本发明的井口光电遥感智能注剂泵系统主要包括太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能；蓄电池， 用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能；储液罐，用来存储要加注的药剂；计量泵，用来定量地从储液罐输出药剂，从而进行加注；逆变器，用来将来自蓄电池的直流电转换为交流电，并提供给所述计量泵；控制装置，与上述各部分电连接，用来遥感、自动化控制所述计量泵的输出的启动和停止；其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制系统内部的温度。根据本发明的一个方面，提供了一种用于所述井口光电遥感智能注剂泵系统的智能加注方法，包括如下步骤a、所述控制装置判断所述储液罐中的当前药剂量是否小于低点阈值；b、若当前药剂量不小于低点阈值，则所述控制装置向所述计量泵发出命令，进行加注操作；C、若当前药剂量小于低点阈值，则所述控制装置通知所述远程监控端，以提醒向所述储液罐中补充药剂。本发明的优点根据本发明的井口光电遥感智能注剂泵系统采用光电一体化遥感自动控制，由太阳能电池板、蓄电池组、逆变器提供可靠电源。组合控制器可设定自动控制电机、泵开关状态，可同时使用无线通信网络信号传输控制机泵的启动与停止，实现定时定量、自动、连续和全天候加注、无人看守远程控制，从而保证了加注效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，通过设计温控模块解决了沙漠地区昼夜温差大和北方冬季寒冷的问题，现场应用效果显著。
图1是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统的示意图。图2是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统的控制装置的示意图。图3是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统的储液罐的示意图。图4是根据本发明的实施例的用于井口光电遥感智能注剂泵系统的智能加注方法的示意图。
具体实施例方式
将通过参考上述附图，通过以下对于实施例的描述来进一步理解本发明。图1是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统100的示意图。如图 1所示，根据本实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统100主要包括太阳能光伏组件1、蓄电池2、控制装置3、逆变器4、计量泵5、储液罐6。下面逐一说明各个组成部分。太阳能光伏组件1可采用多晶硅太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能。根据使用地区气温低且温差大、冬夏季光照时间差别大特点，可选择市面上已有的各型号组件。太阳能光伏组件1的太阳能利用率在17%以上，太阳能光伏组件1的太阳能板表面采用有机钢化玻璃制造，可在暴雨、冰雹、强风沙等各种恶劣天气状况下保护太阳能光伏组件 1，使其正常工作。蓄电池2用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件(经由控制装置3)的电能。蓄电池 2可采用免维护太阳能专用电池，为增加耐高低温性能，可配置由RC13-A预热装置、KSOll 温控闭端等组成的温控模组。逆变器4用来将来自蓄电池的直流电(经由控制装置3)转换为交流电，并将转换后的交流电提供给计量泵5。逆变器4可采用光伏专用逆变器，纯正弦波，空载损耗小于5W， 功率因数85%以上，在0 90%湿度下不结霜，适应室外恶劣环境长期工作。逆变器4的容量例如为3000W，并具有过压关断、欠压关断、欠压报警、过温保护、过流保护、短路保护、 自动恢复、工作指示和故障指示等功能。此外，在气候条件适合的地区，该系统还可以加装风力发电设备作为补充能源，从而可以进一步提高该系统在无公共电网供电的情况下的持续工作时间。图2是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统100的控制装置3的示意图。如图2所示，控制装置3主要包括太阳能充电控制器31、时间控制器32、远程控制器33、温控模块；34。太阳能充电控制器31可在蓄电池2充满电后自动断开蓄电池2的电路，使蓄电池 2不会因过充发生爆炸。太阳能充电控制器31还可检测蓄电池2的充放电状态、蓄电池2 的电量状态、以及负载状态，并显示上述状态。时间控制器32控制井口光电遥感智能注剂泵系统100的启动和停止、以及其它操作。例如，时间控制器32可控制计量泵5在每天固定时间启动及停止操作，从而使井口光电遥感智能注剂泵系统100根据需要在特定的时间段工作。例如，时间控制器32可设定每天10个时间点的计量泵5的启动、停止操作，从而实现对加注的无人值守自动控制。远程控制器33通过接收来自远程监控端的信号，对计量泵5进行启动和停止操作。例如，远程监控端可通过有线和/或无线通信网络信号(例如，GSM、CDMA等制式)来向远程控制器33传输控制计量泵5的启动与停止、以及其它操作命令。本设备的用户可根据需要来在远程监控端设定并传送各种操作命令。尽管上面将时间控制器32和远程控制器33描述为分立的部分，但本领域的技术人员能够理解，时间控制器32和远程控制器33也可合并为一个控制部件，从而实现上述两个控制器的功能。此外，如上所述，时间控制器32和远程控制器33不仅可控制控制计量泵 5的启动与停止，也可控制计量泵5的输出量。温控模块34主要用于夜间和冬天为设备保暖，当温度低于0度时，温控模块自动对设备加热。此外，尽管上面描述了控制装置3包括太阳能充电控制器31、时间控制器32、远程控制器33、以及温控模块34，但上述太阳能充电控制器31、时间控制器32、远程控制器33、 以及温控模块34也可以任意组合或者分立成不同的模块进行工作。计量泵5包括电机。本实施例可采用这样的计量泵，其出口液量计量准确、外型尺寸小、重量轻，并具有耐腐蚀、欠载保护、过压保护、溢流保护、防爆等功能。图3是根据本发明的实施例的井口光电遥感智能注剂泵系统100的储液罐的示意图。储液罐6可采用不锈钢、玻璃钢生产制造，防锈防腐能力强，外部安装有液位计，能够通过其清楚直观地看到罐内液位。如图3所示，储液罐6可以配备有液位传感控制器61、过压保护器62、以及单向阀63。过压保护器62能够对计量泵出口过压溢流和电流过载进行双控制，确保系统安全。单向阀63用来防止药液倒流，减小电机启动电流。通过液位传感控制器61来实现液位控制。当储液罐6的液位到达预定的低位阈值时，液位传感控制器61可向控制装置3传递报警信号，后者通过有线和/或无线通信网络(例如，通过短信)向远程监控端报警，即，通知补充药剂。当在预定时间内未给储液罐6 补充药剂时、或者当储液罐6的液位到达预定的临界阈值时，液位传感控制器61通知控制装置3关断本系统。储液罐6的顶部预留有加注进口孔，以便于注液。储液罐6的外部预留有足够的间隙，以便于保温，从而防止在冬季罐内部药液冻结。尽管上面的实施例以单向阀63作为储液罐6的部件的情况作为示例，但本领域的技术人员完全可以理解，单向阀63也可以作为独立的部件而工作，或者也可被安装在计量泵5中。下面说明根据本发明的实施例的智能加注方法的示意图。图4是根据本发明的实施例的用于井口光电遥感智能注剂泵系统100的智能加注方法的流程图。图4的方法采用油井加注药剂的情况作为示例。首先，该方法在SlO开始，井口光电遥感智能注剂泵系统100启动。在接下来的步骤S20，控制装置3判断储液罐6中的当前药剂量是否小于低点阈值。若在步骤S20的判断结果为“否”，即，当前药剂量不小于低点阈值，则在接下来的步骤S50，判断当前是否处于加注时段。若在步骤S50的判断结果为“是”，即，当前处于加注时段，则控制装置3向计量泵 5发出命令，进行加注操作，同时该方法返回到步骤S20。若在步骤S50的判断结果为“否”， 即，当前并非处于加注时段，则控制装置3向计量泵5发出命令，不进行加注操作，同时该方法返回到步骤S20。
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另一方面，若在步骤S20的判断结果为“是”，即，当前药剂量小于低点阈值，则在步骤S30，控制装置3通知监控端，以提醒向储液罐6中补充药剂。接下来，在步骤S40，判断是否超过预定时段仍未补充药剂。若在步骤S40的判断结果为“是”，即，超过预定时段仍未补充药剂，则该方法进行到步骤S80，控制装置3关闭系统，并通知监控端。若在步骤S40 的判断结果为“否”，即，在预定时段内已向储液罐6补充药剂，则该方法返回到步骤S20。可选地，在步骤S60，判断当前药剂量是否小于临界阈值(例如，储液罐6中的药剂即将耗尽的阈值)。若在步骤S60的判断结果为“是”，即，当前药剂量小于临界阈值，则该方法进行到步骤S80，控制装置3关闭系统，并通知监控端。若在步骤S60的判断结果为“否”，即，当前药剂量不小于临界阈值，则该方法进行到上述步骤S50。需要说明的是，该方法的上述步骤S40和步骤S60及其各自的后续流程仅为示例， 可以采用其它灵活的不同方案，本领域的技术人员完全可以进行各种变通。例如，可进行上述步骤S40和步骤S60中的任一个及其后续流程，或者进行上述步骤S40和步骤S60两者及其后续流程。同样地，上述步骤S50及其后续流程也仅为用来说明本发明的原理的示例， 本领域的技术人员可以理解，能够用其它各种标准(例如，根据来自蓄电池2、控制装置3、 逆变器4、计量泵5、储液罐6等的各种参数、或者运行数据)来判断当前是否应当加注。由此可见，根据本发明的井口光电遥感智能注剂泵系统和智能加注方法采用光电一体化控制，由太阳能电池板、蓄电池组提供可靠电源。组合控制器可设定自动控制电机、 泵开关状态，可同时使用有线和/或无线通信网络信号传输控制机泵的启动与停止，实现定时定量、自动、连续和全天候加注、无人看守远程控制，从而保证了加注效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，现场应用效果显著。综上所述，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。
权利要求
1.一种井口光电遥感智能注剂泵系统，包括如下部分 太阳能光伏组件，用来将太阳能转换为电能；蓄电池，用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能； 逆变器，用来将来自所述蓄电池的直流电转换为交流电； 储液罐，用来存储要加注的药剂；计量泵，用来定量地从所述储液罐输出药剂，从而进行加注；以及控制装置，与上述各部分电连接，用来遥感、自动控制所述计量泵的输出的启动和停止；其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制系统内部的温度。
2.如权利要求1所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，所述控制装置包括太阳能充电控制器，用来控制对所述蓄电池的充电。
3.如权利要求1或2所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，所述控制装置包括时间控制器，用来控制所述计量泵的输出在预定时段启动和停止。
4.如权利要求1或2所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，所述控制装置包括远程控制器，用来与远程监控端通信，从而控制所述计量泵的输出的启动和停止。
5.如权利要求4所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，所述控制装置通过有线网络和/或无线通信网络与远程监控端通信，从而根据来自所述井口光电遥感智能注剂泵系统的数据而控制所述计量泵的输出的启动和停止。
6.如权利要求1所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，所述储液罐包括液位传感控制器，用来当所述储液罐的液位到达预定的低位阈值时，向所述控制装置传递报警信号，所述控制装置根据所述报警信号向远程监控端报警；以及过压保护器，用来对计量泵出口过压溢流和电流过载进行双控制。
7.如权利要求1、2、5和6中的一个所述的井口光电遥感智能注剂泵系统，其中，在所述计量泵或所述储液罐上安装有单向阀。
8.一种用于如权利要求1所述的井口光电遥感智能注剂泵系统的智能加注方法，包括如下步骤a、所述控制装置根据来自所述液位传感控制器的信号而判断所述储液罐中的当前药剂量是否小于低点阈值；b、若当前药剂量不小于低点阈值，则所述控制装置向所述计量泵发出命令，进行加注操作；以及C、若当前药剂量小于低点阈值，则所述控制装置通知所述远程监控端，以提醒向所述储液罐中补充药剂。
9.如权利要求8所述的智能加注方法，其中，步骤b还包括如下步骤bl、若当前处于预定的加注时段，则所述控制装置向所述计量泵发出命令，进行加注操作。
10.如权利要求8或9所述的智能加注方法，其中，步骤C还包括如下步骤Cl、若在判断当前药剂量小于低点阈值之后超过预定时段仍未补充药剂、或者当前药剂量小于预定的临界阈值，则所述控制装置关闭所述井口光电遥感智能注剂泵系统，并通知远程监控端。
全文摘要
本发明涉及井口光电遥感智能注剂泵系统和智能加注方法，该系统包括如下部分太阳能发电光伏组件，用来将光能转换为电能；蓄电池，用来积蓄和输出来自太阳能光伏组件的电能；储液罐，用来存储要加注的药剂；计量泵，用来定量地从所述储液罐输出药剂，从而进行加注；逆变器，用来将来自所述蓄电池的直流电转换为交流电，并提供给所述计量泵；控制装置，与上述各部分电连接，用来控制所述计量泵的输出的启动和停止，包含时钟自动控制和远程遥感控制两部分；其中，所述控制装置包括温控模块，用来控制系统内部的温度。本发明集成以上设备，实现定时定量、自动、连续和全天候加注、无人看守远程遥感控制，从而保证了加注效果，降低了工人的劳动强度、以及作业成本，现场应用效果显著。
文档编号F04B49/06GK102322415SQ20111026501
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者张晓瑞 申请人:北京恩瑞达科技有限公司, 张晓瑞