一種油田注水節能增壓系統及其應用方法與流程
2023-10-23 20:06:57
本發明涉及油田礦場設備技術領域，具體地說是一種用於油田注水的雙作用往復式節能增壓系統及油田注水方法。
背景技術：
在油田開發過程中，注水系統是油田生產系統的重要組成部分，它承擔著實現油田高產穩產，保持地層能量的任務。通過人工注水可以提高地層壓力，使油層具有強有力的驅油條件，保持較高的油層壓力，使油流有效克服各種阻力，達到長期穩產高產。由於油田地質狀況複雜，注水井的注入壓力相差很大，注水系統存在既有低壓井又有高壓井的情況，有時甚至整個系統中只有幾口高壓井，而其餘都為低壓井。這種情況下，傳統的解決方法一是注水管網來水壓力採取「就高不就低」的原則，即使來水壓力為高壓井的壓力，也就是整體提壓；二是在高壓井口安裝增壓泵。為了少數高壓井而採取改造注水系統，整體提壓的方式，不僅耗費巨大，而且低壓井節流問題加劇，能耗巨大，效率很低。因此，油田上常用的是第二種方式。長期實踐表明，常規增壓泵存在泵效低、耗能大、易損壞等缺點。
如一專利號為ZL201520334071.5公開號為CN204804795U的中國發明專利《油井雙作用節能注水增壓設備》披露了一種無需外加大功率動力設備，利用機械換向閥和雙作用柱塞增壓泵解決高壓水井注水難和能耗過大的問題，但仍存在以下缺點：
1、 通過機械換向閥和雙作用柱塞增壓泵，利用柱塞兩端作用面積不同而受力大小不同的原理使管線來水增壓，實際增壓值較低，對於某些高壓欠注井並不能滿足要求。
2、 利用位置傳感器控制機械換向閥的步進電機，從而控制柱塞的左右行程，本質上並不能完全解決柱塞可能產生的撞缸問題，因為步進電機帶動閥芯旋轉啟閉機械換向閥的兩個出口時存在一定時間差。
3、 僅在雙作用柱塞泵的兩個出口處設有單向閥，無法解決增壓時可能產生的增壓液回流問題，會導致增壓效果不佳。
綜上所述，現有油井雙作用節能注水增壓設備還有進一步改進的空間。
技術實現要素：
本發明的目的旨在解決上述現有技術所存在的不足，提供一種油田注水節能增壓系統，該系統具有更好的增壓效果，耗能低，可有效克服柱塞撞缸問題，機械換向閥與電磁閥結合使用，不僅具有更好的換向效果，而且故障率大大降低。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：一種油田注水節能增壓系統，包括液壓泵、油箱、機械換向閥、反饋電氣控制箱、光電傳感器、閥組、雙作用往復式柱塞增壓泵及連接管線，其特徵在於：液壓泵入口與油箱連接，液壓泵出口與機械換向閥入口A連接，液壓泵與機械換向閥入口A之間設置有溢流閥，溢流閥包括溢流閥出口A和溢流閥出口B；雙作用往復式柱塞泵由雙作用活塞缸與左右對稱軸向布置的左柱塞泵與右柱塞泵構成，機械換向閥出口A和機械換向閥出口B分別與雙作用活塞缸入口A和雙作用活塞缸入口B連接，雙作用活塞缸出口A和雙作用活塞缸出口B分別與機械換向閥入口B和機械換向閥入口C連接，機械換向閥出口C與油箱連接，左右兩個柱塞泵分別設置有入口和出口，左柱塞泵入口和右柱塞泵入口與來水管線連接，左柱塞泵出口和右柱塞泵出口與高壓注水管線連接；所述的閥組包括溢流閥，電磁閥A、電磁閥B，單向閥A、單向閥B、單向閥C、單向閥D。
作為優化，所述的溢流閥入口與液壓泵出口相連，所述溢流閥出口B與油箱相連，其作用在於防止機械換向閥入口A未及時開啟，液壓管線憋壓而造成液壓泵損壞。
作為優化，所述的機械換向閥出口A與活塞缸入口A之間設置有電磁閥A，機械換向閥出口B與活塞缸入口B之間設置有電磁閥B，電磁閥A與電磁閥B分別受光電傳感器A與光電傳感器B控制，防止柱塞撞缸。
作為優化，左柱塞泵入口與來水管線之間設置有單向閥A，右柱塞泵入口與來水管線之間設置有單向閥B，左柱塞泵出口與高壓注水管線之間設置有單向閥C，右柱塞泵出口與高壓注水管線之間設置有單向閥D，單向閥A與單向閥B可保證左右柱塞泵在加壓時關閉，抽吸時開啟，單向閥C與單向閥D可保證左右柱塞泵在加壓時開啟，抽吸時關閉。
作為優化，反饋電氣控制箱與光電傳感器、電磁閥、機械換向閥電機連接，接收光電傳感器的信號，處理後將指令傳輸給電磁閥和機械換向閥電機。
作為優化，連接管線包括來水管線、高壓注水管線、液壓油管線、信號傳輸管線。
本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發明的一種油田注水節能增壓系統，採用液壓油作為增壓介質，具有更好的增壓效果，在雙作用往復式柱塞泵進口和出口均設置有單向閥，可以防止加壓時液體倒灌，在雙作用往復式柱塞泵上設置有光電感應器和電磁閥，可完全消除可能發生的柱塞撞缸問題，並且通過電磁閥與機械換向閥雙作用換向，可有效降低節能增壓泵的故障率。
同時，本發明提供一種應用上述油田注水節能增壓系統的油田注水方法：
所述方法包括以下步驟：
S1、將來水管線8與所述一種油田注水節能增壓系統的所述左柱塞泵入口121和所述右柱塞泵入口131連接；所述油箱2中加注液壓油；啟動所述液壓泵1與所述機械換向閥4的電機，使所述油田注水節能增壓系統工作；
S2、液壓泵1將油箱2中的液壓油增壓，經溢流閥3到達機械換向閥門入口A41處，若此時機械換向閥出口A44未開啟，當液壓油壓力達到一定數值時，溢流閥出口A關閉，溢流閥出口B打開，帶有壓力的液壓油流回油箱2，以避免液壓泵1憋壓造成損壞；
S3、當機械換向閥出口A44開啟後，溢流閥出口B關閉，溢流閥出口A重新開啟，液壓油經機械換向閥出口A44、電磁閥A6、活塞缸入口A51進入活塞缸5，其中，電磁閥A6與電磁閥B7起始處於常開狀態，此時機械換向閥入口B42關閉，活塞缸5中的液壓油推動活塞向右運動，為右柱塞泵13中液體加壓，當右柱塞泵13中液體壓力增加到一定值時，單向閥B15關閉，單向閥D17開啟，當左柱塞泵12中壓力降低到一定程度時，單向閥A14開啟，單向閥C16關閉，活塞繼續推動柱塞為右柱塞泵13中液體加壓，當柱塞移動到一定位置時會觸發光電感應器B11，光電感應器B11將信號傳送到反饋電氣控制箱18進行處理，然後，反饋電氣控制箱18將指令分別傳送給電磁閥A6與機械換向閥電機，電磁閥A6通電斷開，機械換向閥閥芯在電機帶動下旋轉，機械換向閥出口A41關閉，機械換向閥出口B45開啟，機械換向閥入口B42開啟，機械換向閥入口C43關閉；
S4、當機械換向閥出口B45開啟後，液壓油經機械換向閥出口B45、電磁閥B7、活塞缸入口B52進入活塞缸5，推動活塞向左運動，此時，活塞缸5左腔室中的液壓油經活塞缸出口A53、機械換向閥入口B42、機械換向閥出口C46進入油箱2，當左柱塞泵12中壓力增加到一定值時，單向閥A14關閉，單向閥C16開啟，當右柱塞泵13中壓力降低到一定值時，單向閥B15開啟，單向閥D17關閉，當左柱塞泵12中柱塞到達一定位置時，會觸發光電感應器A10，光電感應器A10將信號傳送到反饋電氣控制箱18進行處理，反饋電氣控制箱18再將處理結果以指令形式分別傳送給電磁閥B7和機械換向閥電機，電磁閥B7通電斷開，電磁閥A6斷電開啟，機械換向閥閥芯在電機帶動下旋轉，機械換向閥出口A44重新開啟，機械換向閥入口C43開啟，活塞缸5右腔室中的液壓油經活塞缸出口B54、機械換向閥入口C43、機械換向閥出口C46進入油箱2；
S5、重複步驟S1到S4，為注水井提供滿足壓力條件的高壓水。
附圖說明
圖1為本發明示意圖；
其中，1液壓泵、2油箱、3溢流閥、4機械換向閥、41機械換向閥入口A、42機械換向閥入口B、43機械換向閥入口C、44機械換向閥出口A、45機械換向閥出口B、46機械換向閥C、5活塞缸、51活塞缸入口A、52活塞缸入口B、53活塞缸出口A、54活塞缸出口B、6電磁閥A、7電磁閥B、8來水管線、9高壓注水管線、10光電傳感器A、11光電傳感器B、12左柱塞缸、121左柱塞缸入口、122左柱塞缸出口、13右柱塞缸、131右柱塞缸入口、132右柱塞缸出口、14單向閥A、15單向閥B、16單向閥C、17單向閥D、18反饋電氣控制箱。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
結合附圖1所示，一種油田注水節能增壓系統，包括液壓泵1、油箱2、機械換向閥4、反饋電氣控制箱18、光電傳感器、閥組、雙作用往復式柱塞增壓泵及連接管線，其特徵在於：液壓泵入口與油箱2連接，液壓泵出口與機械換向閥入口A41連接，液壓泵1與機械換向閥入口A41之間設置有溢流閥3，雙作用往復式柱塞泵由活塞缸5與左右對稱的左柱塞泵12、右柱塞泵13構成，機械換向閥出口A44和機械換向閥出口B45分別與活塞缸入口A51和活塞缸入口B52連接，活塞缸出口A53和活塞缸出口B54分別與機械換向閥入口B42和機械換向閥入口C43連接，機械換向閥出口C46與油箱2連接，左右兩個柱塞泵分別設置有入口和出口，左柱塞泵入口121和右柱塞泵入口131與來水管線8連接，左柱塞泵出口122和右柱塞泵出口132與高壓注水管線9連接。所述的光電傳感器由光電傳感器A10和光電傳感器B11兩個組成。所述的閥組由溢流閥3，電磁閥A6、電磁閥B7，單向閥A14、單向閥B15、單向閥C16、單向閥D17組成。所述的溢流閥入口與液壓泵出口相連，出口A與機械換向閥入口A41相連，出口B與油箱2相連。所述的機械換向閥出口A44與活塞缸入口A51之間設置有電磁閥A6、機械換向閥出口B45與活塞缸入口B52之間設置有電磁閥B7。所述的左柱塞泵12前端設置有光電傳感器A10，右柱塞泵13前端設置有光電傳感器B11。所述的左柱塞泵入口121與來水管線8之間設置有單向閥A14，右柱塞泵入口131與來水管線8之間設置有單向閥B15，左柱塞泵出口122與高壓注水管線9之間設置有單向閥C16，右柱塞泵出口132與高壓注水管線16之間設置有單向閥D17。所述反饋電氣控制箱18與光電傳感器、電磁閥、機械換向閥電機連接，所述連接管線包括來水管線8、高壓注水管線9、液壓油管線、信號傳輸管線。
在本實施例中，首先將來水管線8與注水節能增壓系統的左柱塞泵入口121和右柱塞泵入口131連接，啟動液壓泵1與機械換向閥4的電機，使注水節能增壓系統工作，液壓泵1將油箱2中的液壓油增壓經溢流閥3到達機械換向閥入口A41處，若此時機械換向閥出口A44未開啟假設機械換向閥出口A先開啟，當液壓油壓力達到一定值時，溢流閥出口A關閉，溢流閥出口B打開，帶有壓力的液壓油流回油箱2，從而避免液壓泵1憋壓造成損壞。當機械換向閥出口A44開啟後，溢流閥出口B關閉，溢流閥出口A重新開啟，液壓油經機械換向閥出口A44、電磁閥A6、活塞缸入口A51進入活塞缸5，其中，電磁閥A6與電磁閥B7起始處於常開狀態，此時機械換向閥入口B42關閉，活塞缸5中的液壓油推動活塞向右運動，為右柱塞泵13中液體加壓，當右柱塞泵13中液體壓力增加到一定值時，單向閥B15關閉，單向閥D17開啟，當左柱塞泵12中壓力降低到一定程度時，單向閥A14開啟，單向閥C16關閉，活塞繼續推動柱塞為右柱塞泵13中液體加壓，當柱塞移動到一定位置時會觸發光電感應器B11，光電感應器B11將信號傳送到反饋電氣控制箱18進行處理，然後，反饋電氣控制箱18將指令分別傳送給電磁閥A6與機械換向閥電機，電磁閥A6通電斷開，機械換向閥閥芯在電機帶動下旋轉，機械換向閥出口A41關閉，機械換向閥出口B45開啟，機械換向閥入口B42開啟，機械換向閥入口C43關閉。當機械換向閥出口B45開啟後，液壓油經機械換向閥出口B45、電磁閥B7、活塞缸入口B52進入活塞缸5，推動活塞向左運動，此時，活塞缸5左腔室中的液壓油經活塞缸出口A53、機械換向閥入口B42、機械換向閥出口C46進入油箱2，當左柱塞泵12中壓力增加到一定值時，單向閥A14關閉，單向閥C16開啟，當右柱塞泵13中壓力降低到一定值時，單向閥B15開啟，單向閥D17關閉，當左柱塞泵12中柱塞到達一定位置時，會觸發光電感應器A10，光電感應器A10將信號傳送到反饋電氣控制箱18進行處理，反饋電氣控制箱18再將處理結果以指令形式分別傳送給電磁閥B7和機械換向閥電機，電磁閥B7通電斷開，電磁閥A6斷電開啟，機械換向閥閥芯在電機帶動下旋轉，機械換向閥出口A44重新開啟，機械換向閥入口C43開啟，活塞缸5右腔室中的液壓油經活塞缸出口B54、機械換向閥入口C43、機械換向閥出口C46進入油箱2。上述過程不斷反覆，為注水井提供滿足壓力條件的高壓水。
上述具體實施方式僅是本發明的具體個案，本發明的專利保護範圍包括但不限於上述具體實施方式的產品形態和式樣，任何符合本發明權利要求書的一種油田注水節能增壓系統且任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應落入本發明的專利保護範圍。