《注水井智能流量监控装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注水井智能流量监控装置.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN103643926A43申请公布日20140319CN103643926A21申请号201310638302722申请日20131202E21B43/2020060171申请人苍南华宇科技开发有限公司地址325809浙江省温州市苍南县马站镇小姑村中姑村交界处72发明人董征74专利代理机构北京联瑞联丰知识产权代理事务所普通合伙11411代理人高文迪54发明名称注水井智能流量监控装置57摘要本发明涉及一种注水井控制检测设备，尤其是一种注水井智能流量监控装置。数据采集模块包括单片机、流量计、阀体控制模块，GPS通讯模块、流量计、阀体控制模块分别与单片机连接，GPS通讯模块与监控中心。
2、进行远程的无线通讯。上述结构利用流量计对油田注水井流量进行监测，并把实时的检测值传送给单片机，单片机根据事先设置的参数通过阀体控制模块控制阀门的开启，还利用监控中心与GPS通讯模块之间的连接实现GPS无线通信网和计算机网络技术实现油田注水井的远程监控，采集的数据利用GPS通信模块，将数据传送到监控中心，这样工作人员不必到现场即可及时、准确地获取现场工况信息，可以随时判断设备的工作状态，及时发现故障，降低了由事故带来的损失。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN103643926ACN103。
3、643926A1/1页21一种注水井智能流量监控装置，其特征在于包括监控中心、数据采集系统，数据采集系统包括GPS通讯模块、数据采集模块，数据采集模块包括单片机、流量计、阀体控制模块，GPS通讯模块、流量计、阀体控制模块分别与单片机连接，GPS通讯模块与监控中心进行远程的无线通讯。2按照权利要求1所述的注水井智能流量监控装置，其特征在于阀体控制模块包括电动机、调节阀，电动机的输出端与调节阀的输入端连接，电动机与单片机连接。3按照权利要求1或2所述的注水井智能流量监控装置，其特征在于还包括传感器、调理电路，传感器的输出端与调理电路的输入端连接，调节电路与单片机连接。4按照权利要求1所述的注水井智。
4、能流量监控装置，其特征在于还包括太阳能电源，太阳能电源与单片机连接。5按照权利要求2所述的注水井智能流量监控装置，其特征在于还包括注水控制系统，单片机与电动机连接，电动机与调节阀连接，调节阀与单片机分别与流量计连接，构成注水控制系统。权利要求书CN103643926A1/3页3注水井智能流量监控装置技术领域0001本发明涉及一种注水井控制检测设备，尤其是一种注水井智能流量监控装置。背景技术0002在石油资源开采后期，由于地层压力的下降，常采取注水方式来补充油田能量。油田注水的目的是为了保持油田能量，保持油层压力，提高供液能力，降低原油递减率，以达到进一步开采石油的目的，是实现原油高产、稳产的重。
5、要手段。特别是油田进入中后期开发阶段，各种增油措施效果越来越差，稳产难度日益增大，强化有效的注水是目前改善油田开发效果的关键。0003为保持地层压力，需不断加大注水量。注水情况的好坏直接关系到油田的稳产与否，如果注水不稳定，会导致暴性水淹，油层注水波及不平衡，水驱动用程度低。由于受油田井下地质情况变化以及洗井、供水不足等因素的影响，注水系统的配注量在不同开发时期是不同的，注水量随开采状况的变化，需要经常调整。0004当油井压力发生变化时，注水量就会随之改变，目前很多油井注水量主要是人工控制。每口注水井都安装有高压阀门、压力表、高压注水表。所用的注水阀门多为高压闸阀或截止阀，开关时需要人工旋转手。
6、轮，用来打开或关闭阀门。操作人员根据注水工艺配注量进行人工调节，由于闸阀或截止阀不适于经常性调节，丝杆和螺母磨损易漏，加之由于人工控制的时间滞后效应，不能对注水出现的异常情况及时处理，特别是夜间，由于压力波动，操作人员不能及时发现并做出处理，使得注水量失控或反吐“倒灌”，严重时造成地层出砂，严重影响油田的稳定开发和安全生产。对于周期短的间注水井和层间矛盾突出或测试难度大的油井，人工测试的控制精度差，注水量调节难度大，工作量大，注水倒流和因此引起的地层出砂现象时有发生。另一方面，大部分油田注水压力都在1040MPA之间，属高压力危险环境，普通闸阀或截止阀易损易漏，在实际中存在着许多的不安全因素，。
7、现场人工调节不安全。另外，注水流量人工调节，程序繁琐。发明内容0005本发明的目的在于，提供一种监控方便、节省人员、监控调节及时精确的注水井智能流量监控装置。0006本发明解决进一步技术问题所采用的技术方案是一种注水井智能流量监控装置，包括监控中心、数据采集系统，数据采集系统包括GPS通讯模块、数据采集模块，数据采集模块包括单片机、流量计、阀体控制模块，GPS通讯模块、流量计、阀体控制模块分别与单片机连接，GPS通讯模块与监控中心进行远程的无线通讯。0007此项设置利用流量计对油田注水井流量进行监测，并把实时的检测值传送给单片机，单片机根据事先设置的参数通过阀体控制模块控制阀门的开启，利用模糊。
8、控制技术调节阀门状态，从而实现注水量的调节，还利用监控中心与GPS通讯模块之间的连接实现GPS无线通信网和计算机网络技术实现油田注水井的远程监控，采集的数据利用GPS通信说明书CN103643926A2/3页4模块，将数据传送到监控中心，这样工作人员不必到现场即可及时、准确地获取现场工况信息，此外，可以随时判断设备的工作状态，及时发现故障，最大限度地降低了由事故带来的损失。0008本发明的进一步设置为阀体控制模块包括电动机、调节阀，电动机的输出端与调节阀的输入端连接，电动机与单片机连接。0009此项设置阀体控制模块采用电动机与调节阀实现，为了保持阀门开度位置避免频繁的正反转控制切换，以及电动执。
9、行机构惯性失调和振荡，利用模糊自适应PID控制来实现对阀门的操作。0010本发明的进一步设置为还包括传感器、调理电路，传感器的输出端与调理电路的输入端连接，调节电路与单片机连接。0011此项设置在单片机上设置了传感器，由于油田现场的情况比较复杂，各种环境因素很多，为了做到更全面的监控，设置了传感器，传感器和流量计配合可以采集更多的数据，比如温度、压力、流量等很多数据，使本发明的适用性更加广，监控和控制更加全面、安全。0012本发明的进一步设置为还包括太阳能电源，太阳能电源与单片机连接。0013此项设置采用的是太阳能电源，考虑到大部分油田地处边远地区，油井分散等问题，还有当外电网引入困难，经济不。
10、合理时，油田应建立独立的发电供电体系，因此本发明采用太阳能电源，不仅供电方便，而且独立、节能、环保。0014本发明的进一步设置为还包括注水控制系统，单片机与电动机连接，电动机与调节阀连接，调节阀与单片机分别与流量计连接，构成注水控制系统。0015此项设置设置了注水控制系统，这是一个由四个基本环节组成，有一条从系统的输出端到输入端的反馈回路构成的单回程流量控制系统，通过实验找出流量测量与控制环节之间形成的闭环系统的响应速度，在单片机编程中结合这些参数，应用PID算法实现实际流量信号与设定瞬时流量比较得出“偏差”大小不同，向电动执行器（电动机）发出“开关”指令脉冲时间长短不同，实现电动执行器（电动。
11、机）快速、平稳地调节流量调控阀实现稳定精确注水，达到控制精确的目的。附图说明0016为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0017图1为本发明的原理框图；0018图2为本发明中注水控制系统的原理框图。具体实施方式0019参考图1可知，本发明一种注水井智能流量监控装置，包括监控中心、数据采集系统，数据采集系统包括GPS通讯模块、数据采集模块，数据采集模块包括单片机、流量计、阀体控。
12、制模块，GPS通讯模块、流量计、阀体控制模块分别与单片机连接，GPS通讯模块与监控说明书CN103643926A3/3页5中心进行远程的无线通讯，电动机的输出端与调节阀的输入端连接，电动机与单片机连接，传感器的输出端与调理电路的输入端连接，调节电路与单片机连接，太阳能电源与单片机连接。0020本发明中数据采集系统是整个系统的核心部分，主要完成注水井流量的测量和控制，现场设备主要硬件包括流量计、调节阀、电动机、单片机及其外围电路和GPS通讯模块。单片机是系统的重要组成部分，鉴于油田使用环境恶劣，有较强的干扰，注水控制间内温度和湿度高，空气中含腐蚀性气体浓度高，野外供电不方便，以及注水阀运行成本要。
13、求，本实施例选用美国TI公司生产的有高性价比的超低功耗MSP430系列单片机为主机，单片机利用数据采集设备实时采集油田注水井的工况信息，并利用MSP430F149片上资源对数据进行处理、存储，利用GPS通讯模块实现远程监控，同时辅助各种传感器，满足面向多种类型信号（工况）控制需求，只要采用安装对应功能的传感器，就可以制定相应的控制策略。0021参考图2可知，单片机与电动机连接，电动机与调节阀连接，调节阀与单片机分别与流量计连接，构成注水控制系统。0022注水控制系统中，控制器（调节阀）是根据被控流量的测量值与设定值间的偏差来进行控制的，流量计测得的流量转化成脉冲信号，送入单片机中，由单片机对该。
14、脉冲信号进行采集计算，得到脉冲信号的频率F1，同时，在上位机上输入配注工艺所需的流量值，单片机对流量值进行转换计算，得到相应的频率F2，在得到这两个参数的情况下，单片机内部控制程序，通过PID算法，可以确定电动机转动控制量的变化，通过控制负载的通断时间来达到控制阀门开启程度，然后通过I/O口给出一个调节阀正、反转控制信号，实现闭环控制调节，使流量逐渐达到设定值。考虑节能的问题，本系统采用间歇控制，阀门调节时间可随现场工况条件进行随意设置（默认调节时间为10分钟一次）。0023显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。说明书CN103643926A1/1页6图1图2说明书附图CN103643926A。