旋转活塞控制式智能开关器的研制与应用

蒙兴荣

摘要：在油井的分层测试中使用往复式智能开关会由于校正和无效的切换功能而导致活塞卡死，从而导致分层测试和分层分离操作无法正常进行。开发了由智能开关控制的旋转活塞，并且流体形成可以流过中空旋转活塞，有效地防止了活塞和阀腔结垢。为此，形成了由智能活塞控制式的旋转活塞。流体流过中空旋转活塞，可以有效防止活塞和阀腔结垢，能够高效进行分层测试提高准确性和稳定性。

关键词：旋转活塞;控制式智能开关器;研制;应用

为了增加单井产量并降低生产成本，中国的主要油田实施了一系列有效的模式和多层采矿技术，并支持分层注水技术。由于每个油层的岩性、物理性质和储层流体特性不同，因此每个层的吸水能力、水前进速度和流体生产状况都不同。 生产能力和压力条件尚不清楚，现场动态调整步骤也没有针对性。智能开关在分层测试中的应用，也实现了单层地下油层的生产。它提供了一种处理每口油井产能和各层之间不一致的技术，进一步增强了对多层开采技术的支持，提高了开采的影响力，提高了施工效率。

一、油井自动分层开关工具

自动分层测试开关工具使用活塞压力平衡结构，以在打开和关闭状态下实现轴向压力平衡，并承受地层和压力对开关运动的影响。分层测试开关工具主要由上连接器、控制电路、活塞和下连接器组成。电机安装在活塞的上端，驱动螺杆的一端与电机轴匹配，另一端通过螺纹与活塞连接。传感器接收井口環空压力脉冲信号，通过该信号控制电动机的旋转。电机通过驱动螺杆来调节上下活塞运动的旋转。电机使活塞向下旋转，并在下限位置打开地层。电机的反向旋转将活塞向上推动，并在活塞的上限位置关闭地层。开关式阻水开关在侧进模式下工作。活塞装有一个密封环，以防止流体流到活塞的底部或上部槽口，从而使流体仅流入活塞的环形空间，因为开关处于打开状态，所以液体入口与液体出口接触。

二、控制式智能开关器的构成

旋转开关活塞式地下管道智能监控开关主要由微机开关驱动阀，微电机开关驱动控制系统和开关微机驱动控制电路部分组成。首先，通过微软的计算机驱动控制应用程序自动设置电源开关，并通过高能量的锂电池电源为电机驱动控制系统进行供电。当驱动达到系统设定工作时间时，微电子计算机向驱动微电机目标驱动开关系统活塞发送启动命令以使目标驱动开关系统活塞开始正常工作，从而保证驱动系统活塞可以打开或及时关闭驱动开关，从而可以实现目标驱动层的及时自动进行切换。两个大型液体入口通道分别设计在一个活塞上和密封件的底部，两个小型液体驱动出口输入通道分别设计在一个旋转式的活塞上。推动开关旋转活塞的分层密封件和表面厚度是旋转活塞分层密封件和地层旋转推动活塞的连接基础，在活塞接触面的平面中，地层中的流体通道流过中空可以旋转推动活塞，并且旋转活塞的分层密封件和表面厚度不受地层液体通道结垢的厚度影响，可以有效率地防止旋转活塞卡死，提高活塞分层密封测试的操作准确性和测试有效性[1]。

三、控制式智能开关器的原理

（一）开关器打开

当这个开关再次打开时，就已经形成了一个层次。当电机设置的停止时间参数达到一个开关的自动打开停止状态时，微电子计算机向一个微电机系统驱动控制系统活塞发送开关命令以使其开始启动操作电机驱动控制系统，从而促使驱动系统活塞开始旋转。连接两个液体驱动通道后，驱动器的电机将暂时停止正常工作，活塞将自动停止高速旋转。在这个工作情况下，地层中的流体可以穿过位于入口的地层液体流动通道并从地层液体通道出口处从通道内部流出，以便于实现进入地层的出口打开[2]。

（二）开关器关闭

开关柜门闭合，地层开关闭合。当驱动计时器电机到达驱动闭合停止状态启动开关时，微电子计算机向带有微电机控制驱动器的系统接口发送驱动命令以使它开始进行驱动，从而促使驱动器的活塞开始旋转。当驱动活塞连续停止旋转90°时，活塞驱动密封件底部的内侧液体电流通道和顶部液体电流进入活塞通道自动停止时，驱动器的电机立即停止驱动工作，活塞自动停止连续旋转。此时，当地表表层地下流体不能通过溶液进入和流出到达一侧液体通道入口和溶液出口进入通道的互相连接的两侧液体入口通道时，由于一侧液体通道出口是从通道一侧旋转到另一侧，所以地层流体不能从一侧液体通道出口进入通道中一侧流出，使得下地层闸门关闭[3]。

（三）开关状态时间设定

使用用户专用的USB数据线将自动微机智能控制管理系统的各个智能控制开关与自动开关机的设置应用程序连接起来。打开开关参数表，为每个开关的数据获取中断状态分别设置延迟时间1〜6。总共一次可以同时设置6个控制开关进入状态。打开或自动关闭的延迟时间参数表示系统打开或自动关闭后上一级系统状态的延迟时间，如果状态延迟1则为24，开。延迟2填为24，关闭，则可能表示这个开关在24小时后打开。打开后24小时即可关闭电源开关。根据目前油井采集测试开关设计的功能要求，根据信息采集测试时间顺序设置油井测试期间的检测开关工作状态，然后单击数据装运时间按钮将数据采集测试时间发送到测试开关上的微计算机控制系统。断开了与数据传输电缆的总线连接，并重新安装高能量的锂电池组以进行供电。微型自动计算机控制系统将根据每个开关和分组的数据采集工作时间长短来自动控制每个开关组的状态[4]。

四、现场的实验

旋转活塞控制式智能开关与自动开关配合一起使用。封隔器上要捆扎上防油层。每层楼还安装了另外一组自动旋转式的智能控制开关，该智能开关根据不同地面现场设计方案需要进行自动设置并同时受到远程控制。井下的微型通用计算机。系统定期自动控制抽油开关，地面上的自动抽油机连续自动抽油，以便于实现自动判断换油油层和实现单层井下自动采油，并准确统计捕获生产能力的油参数，含水量，含盐使用量，压力和每层井下油的氧化温度适当。由于多层套管进水网络由于多层套管系统中不同储层的岩性，物理化学性质和不同储层进水流体活动特性不同，因此，其储层吸水量，进水活动速度，不同层的主要液体生产配制活动条件以及不同层的主要液体生产活动条件均发生变化因而旋转臂式智能进水开关也可用于直接执行我国多层套管系统大型油井套管分层进水测试时的测试。

结束语：

往复式的小型智能电源开关容易产生结垢，并且由于开关活塞被严重卡住而直接禁用了智能开关保护功能。设计了地层旋转转动活塞和阀智能测量开关，地层泵的流体流经中空时需旋转转动活塞，活塞和阀腔不易移动测量，解决了旋转活塞和阀卡死的困难问题。现场试验测试结果证明，旋转加油活塞上的智能控制开关流动性能稳定可靠，可以正确准确地实时捕获各个加油层的流动性能变化数据，为以后的加油动态快速调整加油提供了可靠的技术依据。

参考文献：

[1]王百，黄伟，吕亿明，赵晓伟，韩二涛. 旋转活塞控制式智能开关器的研制与应用[J]. 石油矿场机械（11）：47-50.

[2]赵运福. 旋转活塞式胶液泵故障原因分析及改进[J]. 齐鲁石油化工， 1998（01）：57-58.

[3]蔺善举. 旋转角的检测及智能化电子凸轮开关控制器[J]. 仪表技术与传感器， 1997（06）：27-30.

[4]赵大帅. 矿用馈电开关智能控制器的研制[D]. 西安科技大学， 2010.

[5]申荣华， 张永德， 周元康， et al. 旋转活塞流量计计量室的密封设计[J]. 贵州工业大学学报（自然科学版）， 2001（04）：6-8+17.

[6]张雷. 旋转活塞式发动机配气机构设计及特性研究[D]. 国防科学技术大学， 2012.