本发明涉及一种高含水油井开采时的游离水就地回注装置，是高含水油井数控采油装置的配套设备，属于油田生产机械设备技术领域。 采用早期注水开采的油田，经多年开采后，油层的含水量逐年上升，这样，之后从油井采出的液体中，含油的比例就越来越小，开采的能量消耗也越来越大。为了能使这些高含水油田不致废弃，并尽量节省开采成本，降低能量消耗，申请人曾于92年8月申请了“高含水油田的数控回注采油装置”的专利（申请号为：CN92109152.4），利用当代高技术为基础的新型机械采油设备，即利用稀土全速数控同步电机为驱动动力，在套筒式抽油井筒的抽油机中，把因重力沉降原理而分离的油层里的游离水全部抽吸到地面后，再回注到油层里，而让分离出来的原油、天然气在井筒地环形空间里上升、自喷而进入输油管线。由此，可使我国一些已经进入高含水期的各种油田重获再次经济开采的“新生”。
本发明的目的是提供一种高含水油井的游离水就地回注装置，即使用机电一体化技术，把游离水的分离、测量和控制结合在一体的回注设备，也是上述专利申请的配套设备。
本发明是由游离水分离器、回注水泵及其数控装置构成的，其中游离水分离器是一个内部装有多个隔板、并分别设有出水口阀门、出油口阀门、出气口阀门的金属容器，在出气管路中装有气体压差传感器和气体温度传感器，在容器内还装有油水介面传感器和液面传感器等装置，其机械结构与常规的三相分离器大体相同，其特征在于：在分离器容器附近装有数控回注水泵和标准工业控制接口介面，在接口介面里插有分别与上述各传感器相连的测量适配模块和与上述各阀门及数控回注水泵相连的控制适配模块，出水口阀门直接与回注水泵的入口相连，出气口阀门与出油口阀门均为数控计量阀，标准工业控制接口介面则通过标准串行通信接口与计算机相连。
本发明是一种机电一体化的分离、测量、控制与回注的智能整体装置、摈弃了传统油、气、水计量分离器那种籍助人工进行采样、计量和操作各种复杂仪表、控制设备才能完成分离和测量的技术要求高、难度大、工作环境恶劣的工作方式。由于本发明充分利用当代高科技成就，许多操作都由计算机编程自动执行，毋须进行繁琐的人工操作。只要安装调试妥当后，装置就能在计算机的统一命令协调下，有条不紊地完成游离水的分离、计量和回注任务。
下面结合附图1所示的本发明结构简图具体介绍其工作原理。
图中：1是分离器容器，其一端是游离水入口。由于抽到地面上来的地层里的游离水中仍然含有许多原油和天然气，在将其回注到油田地层之前，必须先将其中的油、气分离出来。分离器1也是利用它们之间的比重差异进行分离的。装在容器中间的隔板2的作用是使游离水流经它时，产生比重分选和保持已分离的油、水介面不会混合。游离水中蕴含的天然气因其比重最轻而逸出液面，充满在容器里的液体上部空间。3、4、5分别是出水口、出油口和出气口的阀门，6是油水介面传感器，7是容器内装设的液面传感器，工作时应使油气介面稍高于隔板高度。8、9分别是出气管路上的气体温度传感和压差传感器，10是气体滤网。本发明中，所有的传感器都只是一个敏感测量元件，如温度传感器8只是一个热敏元件，压差传感器9只是一个压敏元件等。所有的物理量信号处理是由插在标准工业控制接口介面12里的适配模块和计算机13完成的。本发明采用标准的机电一体化配置，在计算机13的控制下，在需要检测排气压力时，先通过标准串行通信接口给接口介面12发出地址选通信号，由接口介面选通相应的压差传感器9适配模块，通过此传感器9的适配模块把压差传感器敏感的数值经A/D转换后送回到计算机13里进行数据处理，其他传感器的测量值也用此方法采集而得。在对各阀门及回注水泵11进行控制时，也是由计算机13通过串行口发出地址选通信号和相令控制指令，经接口介面12选通相应阀门或水泵的适配模块，再由适配模块完成D/A转换把控制指令变为模拟量信号后驱动阀门开启、关闭或水泵的启停。这里的油、水阀门4、3都是数控计量阀，回注水泵11是数控计量配注泵（专利申请号CN92205183.6，已审查合格），这些阀、泵在排放液体时，同时也进行了流量计量。天然气排放流量的计量，则是由计算机分别选通压差及温度传感器，得到它们的数据后，再由计算机进行处理而得到的。计算机是通过周期循环的扫描方式来对本装置各个参数进行轮流测量的，从而得到各个阀门、传感器、水泵的实时参数并进行实时计量和控制的。这样，游离水中的悬浮的油滴和蕴含的天然气等都被本发明比较彻底地进行了三相分离，油、气分别进入相应的集输管线，而基本完全脱离油、气的游离水则从出水阀门3直接进入与之密闭相连的回注水泵11的入口，由水泵11将其重新注入地层里。由于其流程基本上处于密封的就地循环，可以保证水的化学性质保持不变，不需对水进行任何处理就可直接进行回注，这样既不会产生环境问题及相应的开销，又因为回注水泵主要是克服流程的水力摩阻，能耗较小，还可以在计算机的协调控制下，使整个装置始终处在最佳工况下运行，回注游离水的流速、流量都可得到控制和测量。这里的计算机13也可以是和“数控回注采油装置”合用的中央计算机，这样就把整个油田生产完全纳入计算机信息管理的范畴，为高产油、低耗能创造了物质基础。本发明中的计算机里装有功能很强的PARAGON 500通用过程控制软件，可由程序员通过交互输入方式把用户对装置中上述传感器及阀门、水泵的控制要求和策略输入计算机，就能自动生成运行程序，很好地完成高含水油井中游离水的气、油、水三相分离和定量就地回注使命了。
本发明的数控装置是由计算机对各种传感器的灵敏度、非线性、漂移等误差进行数值运算校正的，不用一般自动化仪表的校正控制电路，大大简化了控制电路结构，还减少了人工调样的工作，提高计量、测试的精度，降低了装置成本。
本发明的硬件配置都为机电一体化的定型产品，其中标准工业控制接口介面可以使用美国OPTO 22公司的LC4控制器，也可以采用装入专利号为CN89214959的“密闭型标准工业控制介面箱”的箱体内。出水、出油的阀门可以采用“一种机电一体化的数控计量阀”（专利号为CN91218716）。回注水泵则采用兼具增压水泵和水表功能的“数控计量配注泵”（专利申请号为CN92205183），计算机可以使用工业控制计算机，也可以使用普通PC机，还可以使用如美国ME（MECHATRONIC EQUIPMENT INC.）公司的PCS-1通用过程控制工作站。这种工作站中装有功能很强的PARAGON 500通用过程控制软件，可以使用交互方式输入控制要求和操作策略，就能自动生成运行程序，而且，一个工作站可以管理许多油井的生产作业。