用于分层注水的地面控制器的制作方法

1.本实用新型涉及能源开发设备技术领域，特别涉及用于分层注水的地面控制器。


背景技术：

2.井下注水是一种比较新的油气开发技术，当油气井开采进行到一定程度后，井下压力会大幅度减小，导致油气无法沿着管道被抽采出来，增加了开采难度。为了增加井下压力，通常会向井下注水，且需要保持比较高的压力，使井下的油气在压力作用下被顺利开采出来。
3.由于井下通常有很多开采层，每个开采层的情况不尽相同，因此需要针对性的对每个开采层注水，在这种需求下分层注水技术应运而生。借助分层注水技术，能够对每个开采层进行精确的压力控制，大大提高了油气的开采率。
4.然而，现有技术中分层注水使用的地面控制器比较简单，无法提供丰富的功能。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了用于分层注水的地面控制器，用以解决现有技术中地面控制器比较简单的问题。
6.一方面，本实用新型实施例提供了用于分层注水的地面控制器，包括：分水管、上水管、注水管和泄压管；
7.上水管连接在分水管上，注水管连接在上水管的末端，泄压管与注水管连接，上水管和注水管的连接处设置有上水电控调节阀，上水管上设置有控制器主体，上水管内部设置有多个数据采集单元；
8.上水电控调节阀和数据采集单元均与控制器主体电连接；
9.控制器主体包括主控板、信号板和驱动板，信号板和驱动板均与主控板电连接，信号板与数据采集单元电连接，驱动板与上水电控调节阀电连接；
10.控制器主体还包括电源板，电源板与主控板以及驱动板均电连接，电源板包括滤波器、交直流转换器和直流转换器；滤波器的输入端与输入电源连接，滤波器的输出端与交直流转换器的输入端以及驱动板均连接，交直流转换器的输出端与直流转换器的输入端连接，直流转换器的输出端输出转换后的电源。
11.在一种可能的实现方式中，数据采集单元包括流量计、压力传感器和温度传感器。
12.在一种可能的实现方式中，泄压管的末端与子管连接，子管上设置有注水电控调节阀，注水电控调节阀与控制器主体电连接。
13.在一种可能的实现方式中，上水管、注水管和泄压管上均设置有阀门。
14.在一种可能的实现方式中，控制器主体还包括显示单元，显示单元与主控板电连接。
15.本实用新型中的用于分层注水的地面控制器，具有以下优点：
16.能够记录注水过程中的各种数据，以对各个开采层进行针对性的精确压力控制，
同时在井下压力过高时能够及时将压力释放掉，避免发生管道损坏的事故。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的用于分层注水的地面控制器的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.图1为本实用新型实施例提供的用于分层注水的地面控制器的结构示意图。本实用新型实施例提供了用于分层注水的地面控制器，包括：分水管100、上水管200、注水管300和泄压管400；
21.上水管200连接在分水管100上，注水管300连接在上水管200的末端，泄压管400与注水管300连接，上水管200和注水管300的连接处设置有上水电控调节阀220，上水管200上设置有控制器主体210，上水管200内部设置有多个数据采集单元；
22.上水电控调节阀220和数据采集单元均与控制器主体210电连接。
23.示例性地，分水管100用于接入需要注入井下的水。上水管200的数量可以为多个，且多个上水管200均与分水管100连接。具体来说，上水管200的数量可以与井下的开采层数量相同，因此每个上水管200均与一个开采层对应。注水管300的末端与位于井下各个开采层中的管道连接，当上水电控调节阀220在控制器主体210的控制下打开时，上水管200中的水能够经过注水管300注入到井下的管道中。
24.在本实用新型的实施例中，由于水几乎不可以被压缩，因此上水管200中的数据采集单元采集得到的压力与井下的压力基本相等，当井下压力过大时，可以由泄压管400将压力释放掉，避免因过高的压力造成管道损坏。
25.在一种可能的实施例中，数据采集单元包括流量计、压力传感器和温度传感器。
26.示例性地，流量计采用电磁式流量计，其电极材料可以选用含钼不锈钢ocr18ni12mo2ti，具有灵敏度高、精度高和功耗低的优点。压力传感器可以采用压阻式压力传感器，温度传感器可以采用pt1000。
27.在一种可能的实施例中，泄压管400的末端与子管410连接，子管410上设置有注水电控调节阀411，注水电控调节阀411与控制器主体210电连接。
28.示例性地，当控制器主体210确定数据采集单元采集得到的压力超过阈值时，可以控制注水电控调节阀411打开，以释放过高的压力。
29.在一种可能的实施例中，上水管200、注水管300和泄压管400上均设置有阀门。
30.示例性地，上述阀门可以为手动阀门，也可以为电控阀门，如果为电控阀门，则需
要与控制器主体210电连接。
31.在一种可能的实施例中，控制器主体210包括主控板、信号板和驱动板；信号板和驱动板均与主控板电连接，信号板与数据采集单元电连接，驱动板与上水电控调节阀220电连接。
32.示例性地，主控板可以采用st公司的stm32f429系列芯片。信号板用于对数据采集单元采集的信号进行处理，具体的处理包括功率放大和数模转换，其中的数模转换芯片采用ti公司的16位高精度低功耗转换器ads1115。驱动板则用于在主控板的控制下控制上水电控调节阀220工作。该驱动板采用h桥驱动方式，使用2对n
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mos管组成全桥，主控板通过控制mos管的导通和截止来控制上水电控调节阀220的正反转以及转动角度。
33.在一种可能的实施例中，控制器主体210还包括电源板，电源板与主控板以及驱动板均电连接。
34.示例性地，电源板用于对输入的电源，例如220v市电进行处理，并输出给主控板、信号板、驱动板和数据采集单元等设备。
35.在一种可能的实施例中，电源板包括滤波器、交直流转换器和直流转换器；滤波器的输入端与输入电源连接，滤波器的输出端与交直流转换器的输入端以及驱动板均连接，交直流转换器的输出端与直流转换器的输入端连接，直流转换器的输出端输出转换后的电源。
36.示例性地，上述输入电源可以为220v交流电，其通过滤波器处理后能够提高电源品质，使驱动板的工作状态得到保证。上述交直流转换器可以使用24v工业级的50w隔离转换器，用于将220v的交流电转换为24v的直流电。直流转换器可以采用ti公司的高效率芯片tps5430将24v的直流电转换为5v和3.3v的直流电，供各个设备使用。
37.在一种可能的实施例中，控制器主体210还包括显示单元，显示单元与主控板电连接。
38.示例性地，上述显示单元用于显示控制器主体210记录的各种数据，其可以采用液晶显示器。同时，该显示单元上还可以集成触摸输入单元，例如电阻式输入单元。在本实用新型的实施例中，显示单元采用8英寸的tft液晶屏，分辨率为800
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480。
39.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
40.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。