抽油井电控堵水装置的研制

摘要

随着油田注水开发的深入，油井产液含水量逐渐增加，油井控水变得更为重要。但大多数油层只是相对高含水，封堵是暂时性的，这使得重复调层的分层采油技术成为今后的发展方向。原有机械卡堵水技术存在机械结构复杂、易损坏，设备运行及维护成本高等缺点，已经很难满足频繁换层的需要。
　　为了实现油田高含水期自动化分层堵水采油的目的，本文研制了一套电控堵水装置。采用基于RS485总线的通信技术实现远距离控制，通过控制井下不同油层电机的启停来实现对多个堵水阀门的开闭控制，完成井下的自动封堵与开启，从而达到分层堵水采油的目的。针对设计空间狭小、环境高温高压、通信及供电线路衰减等问题，对堵水装置机械结构和控制系统进行了特殊设计。
　　由于油井套管对堵水装置的结构尺寸有严格限制，堵水装置必须做到结构紧凑，尺寸小。为了减小冲蚀作用，堵水阀设计成浮动式球阀，通过电机驱动丝杠螺母机构对堵水阀进行开关控制。同时考虑到井下高温高压，对堵水装置进行了密封设计。
　　对堵水装置的电机控制系统进行了硬件设计及软件编制。通过检测电机堵转电流的方法来判断阀门开闭。采用RS485总线技术实现了上、下位机的长距离通信，解决了传输中的信号衰减问题，提高了通信的可靠性。针对上位机对下位机供电时线路上压降变化大的问题，采用220V供电，并在下位机设置了稳压模块。根据需要，本文对并联开关稳压器的稳压系统及由TOPSwitch构成的稳压系统分别进行了设计、实验及分析。综合比较两种稳压系统的优缺点，最后采用了由TOPSwitch构成的稳压系统。
　　最后对堵水装置分别进行了静密封实验和动密封实验，验证了堵水装置在高压下的密封性能、阀门的封堵效果及整个系统的工作性能的可靠性，为进一步的现场应用提供了依据。

目录

抽油井电控堵水装置的研制

THE DEVELOPMENT OF THE ELECTRICAL WATER-BLOCKING DEVICE IN PUMPING WELL

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究及相关技术背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 电控堵水装置设计中的关键技术分析

2.1 电控堵水装置结构分析

2.2 高温高压对堵水装置的影响

2.3 远距离通信及供电技术分析

2.4 本章小结

第3章 电控堵水装置的设计

3.1 电控堵水装置机械结构设计

3.2 电控堵水装置控制系统设计

3.3 基于RS485总线远距离通信

3.4 系统供电及稳压模块设计

3.5 本章小结

第4章 实验及实验结果分析

4.1 电控堵水装置的静密封实验

4.2 电控堵水装置的动密封实验及结果分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢