[發明專利]基于RF無線通訊的井下找堵水自動開關控制系統

無效

• 申請號: 201210140570.1
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102681461A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉明堯;譚躍剛;周祖德;李俊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;E21B43/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及石油開采裝備技術領域和分油層采油以及相關的找水、堵水施工，具體的是涉及基于RF無線通訊的井下找堵水自動開關控制系統。

背景技術

原油含水率較高不僅增加了儲存、輸送、煉制過程中設備的負荷，而且增加了燃料消耗，甚至因為水中含鹽等而引起設備和管道的結垢或腐蝕。因此，要盡量降低原油的含水率。在采油井開采后期，分油層采油以及相關的找水、堵水施工是降低原油含水率的重要措施之一。而分油層采油以及相關的找水、堵水施工中，至關重要一項技術是：靈活有效控制油井各個油層閥門的開啟和關閉。

機械式施工法，分層采油時將油井管道提出油井，在需要采油的油層流道安裝油嘴，將需要堵水的流道的油層流道堵死，將管道安裝到油井，開始采油。更換采油層時，要重新進行前面的作業，該方法調換一次油嘴花費至少3萬元，施工量較大，當油層數量較多時，施工難度很大。采用單片機控制各個油層的閥門是油田裝備技術領域發展方向之一，其中關鍵技術實現地面人員與井下多個油層開關的穩定可靠的信息通訊，從而靈活有效控制油井各個油層閥門的開啟和關閉?，F在我國和國外在油田裝備技術領域采用的信息通訊技術主要有：光纖傳感技術、電纜、液壓線、壓力編碼技術等。光纖傳感技術通訊距離遠，抗干擾能力強，但由于光纖脆性大，特別是井下工具操作頻繁、施工時震動比較大的情況下很容易導致光纖折斷，此外當光纖通過封隔器時，需要額外增加光纖保護裝置，使機械結構更復雜性和成本更高。利用電纜或者液壓線控制具有井下工具操作繁瑣，機械結構復雜，在控制多余3個油層的油井時，安裝復雜，可靠性低，控制難。壓力編碼技術基本可以實現地面與井下的信息的傳輸，通過地面水泵注水打壓力編碼來向閥門控制電路板發指令，從而控制閥門，但成功打一組壓力密碼時間較長，油井透水性不同造成水壓不穩當，造成控制難度大成功率較低。

發明內容

?本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供一種基于RF無線通訊的井下找堵水自動開關控制系統，能夠實現地面人員對井下各層閥門的穩定和高效的控制。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：基于RF無線通訊的井下找堵水自動開關控制系統，包括有帶URAT串口線和ICD2編譯器的計算機、RF發射模塊、RF接收模塊、閥門控制電路板和位于地面以下的多個配水器，燒寫RF發射程序時，計算機通過URAT串口線和RF發射模塊連接，燒寫成功后URAT串口線與RF發射模塊斷開，燒寫單片機程序時，計算機通過ICD2編譯器與閥門控制電路板連接，燒寫成功后ICD2編譯器與其斷開，RF接收模塊和閥門控制電路板由導線連接并安設在配水器上，RF發射模塊通過牽引繩連接位于油井管道中并和配水器里的RF接收模塊在300米范圍相互進行無線通信，從而實現地面工作人員對閥門的控制。

其中，所述的配水器包括有：電路板卡槽、微型電機、減速器、絲桿、絲桿螺母、上導向座、連接桿、下導向座、密封膠圈、第一通孔、閥門、第二通孔、螺釘、套管、管壁和主管道，電路板卡槽用于安設RF接收模塊和閥門控制電路板，其下方設置有微型電機，所述的微型電機通過導線和閥門控制電路板連接，微型電機的底座由螺釘固定在管壁上，微型電機通過軸套和減速器固定連接，減速器的另一端和絲桿由彈性聯軸器連接，絲桿和絲桿螺母螺紋連接，絲桿螺母和連接桿由螺釘固定連接，上導向座和下導向座由螺釘固定在管壁上，確定連接桿直線位移方向，下導向座的底部設置有密封膠圈，以進行密封，連接桿的另一端和閥門由螺釘固定連接，主管道通過設置在管壁底部的第一通孔和第二通孔與油層形成通路，所述的第一通孔和第二通孔都垂直于主管道，通過閥門阻斷或者打開該通路，套管由螺釘固定在管壁上面。?

按上述方案，所述的閥門控制電路板包括有單片機、電機驅動芯片、電流監測模塊、分時供電模塊、電源調理芯片、電源、RTC時鐘芯片和存儲芯片，其中電機驅動芯片控制引腳連接到單片機，驅動輸出端連接微型電機，單片機控制微型電機的開啟/關閉和轉向，電機驅動芯片的電源引腳連接到分時供電模塊，單片機通過分時供電模塊控制電機驅動芯片的電源，微型電機的電流經過電流監測模塊轉換為電壓，連接到單片機的A/D引腳，以監測電機工作是否正常，所述的RF接收模塊連接到單片機，電源引腳連接到分時供電模塊，單片機通過分時供電模塊控制RF無線通信的電源，RTC時鐘芯片連接到單片機，為閥門控制電路板提供時間參考，存儲芯片的指令和地址引腳連接到單片機，存放閥門狀態相關參數，電源提供12V直流電源，經過電源調理芯片，為電路板提供5V電源。