一种流体压力波码实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种流体压力波码实验装置，包括水池、手动阀、柱塞泵、脉冲阻尼器、流量计、A压力传感器、电控阀、B压力传感器、盘管柱、C压力传感器、电控旋转式步进阀、旁路电控阀和电控安全阀；所述的水池上端进口与盘管柱连接，盘管柱出口端与水池上端进口之间依次设置有C压力传感器和电控旋转式步进阀；所述的盘管柱进口端与柱塞泵连接，所述的柱塞泵与盘管柱进口端之间依次设置有脉冲阻尼器、流量计、A压力传感器、电控阀和B压力传感器；所述的柱塞泵进口与水池之间通过管线连接，该管线上设置有手动阀；本实用新型专利技术能够真实地模拟脉冲形状对压力信号传输的影响及信号传输的失真情况。

A kind of experimental device of fluid pressure wave code

【技术实现步骤摘要】
一种流体压力波码实验装置
本技术属于油气开发
，涉及一种应用于油气田开发过程中注水井情况智能监控的室内实验装置，特别涉及用于注水井的地面与井下信息双向传输的一种流体压力波码室内实验装置及方法。
技术介绍
油气田开发过程中，随着油气开采时间的增长，储层（储藏油气的地层）压力逐渐下降，对油气的驱动能力减弱，造成油气井产量的大幅度下降。为保证储层中的油气继续向生产井中运移，需要对储层不断补充高压流体以增强地层能量，而通过地面向井下储层注水是油气田补充储层能量、提高油气田采收率（油气总采出量与可采储量之比）的最经济有效的技术手段。油气田注水是在生产井附近打若干口注水井，在注水井中通过适当控制多个储层的注入压力和流量，使各个注水井注入储层的水可以驱赶储层中的油气向生产井的井筒中移动，提高生产井的油气产量并最终提高油气田的采收率。由于生产井存在多个不同深度的储层，各个储层在产油或产气过程中的能量降低有较大差别，因此对各个储层的能量补充量要区别对待。注水井中的注水储层称为注水层，各个注水层的注水流量由注水井中井下配水器的水嘴开度来控制配水器安装有多个水嘴，各水嘴对应不同的注水层，见附图1。注水井情况的智能监控包括地面注水流量的控制、井下配水器的水嘴开度监控、井下各个注水层的注入流量监控、地面与井下信息的无线双向传输等；其中，地面与井下信息的无线双向传输采用流体压力波码方式。有关注水井的地面与井下信息的无线双向传输，杨玲智等在论文“鄂尔多斯超低渗储层智能注水监控技术”（石油钻探技术2017）中介绍了流体压力波码技术在智能分层注水中的应用，但没有说明流体压力波码的产生与传输机理；康学玺等在“一种利用流量波调控分层注水的装置及方法”（专利申请号：201710807149.4）的专利申请中，叙述了通过改变地面进入注水管的流量实现地面控制命令的下传，通过井下配水器水嘴开度的突然变化来改变注水管的流量实现井下信息的上传，达到地面与井下信息双向传输的目的，但该研究存在的问题是，当井下配水器水嘴的开度突然变化时，由于注水管中水的流动惯性，水的流速不会突然改变，此时注水管中的水流处于恒流状态，因此注水管中的流量并不会随着配水器水嘴开度的突然变化而发生改变，即无法在注水管中产生流量波来实现井下信息的上传。理论研究表明，流体压力波码进行地面与井下信息的无线双向传输机理是，通过突然改变地面进入注水管的流量在井下产生压力变化来实现地面控制命令的下传，通过突然改变井下配水器水嘴的开度使水嘴的前后压力差发生变化，水嘴压差产生的压力波在注水管中向井口或地面传播来实现井下信息的上传。虽然目前流体压力波码技术已在注水井的智能监控中得到初步应用，但压力波信号如何在注水管中进行传输，接收端的压力信号强度如何受信号特性与传输过程的影响，配水器的水嘴开度如何影响其产生的压力脉冲信号强度，配水器水嘴开度随时间的变化速率如何影响流体压力波码信号的传输，如何进一步改善或完善流体压力波码技术的应用等，需要对流体压力波码无线双向传输的机理进行必要的室内实验验证。由于压力波在水中的传播速度大约为1500米/秒，相关室内实验装置需要配备上千米长度的刚性高压管道来模拟注水管，受室内面积的限制，现有的技术方法还无法实现。
技术实现思路
为了克服现有室内实验装置需要配备上千米长度的刚性高压管道来模拟注水管，受室内面积的限制，现有的方法还无法实现的问题，本技术提供一种流体压力波码实验装置，本技术中盘管柱中流速与实际注水管中流速相同，采用旋转式步进阀提高水嘴开度随时间的变化速率，采用电控旋转式步进阀来模拟井下配水器阀门，可以提高水嘴开度随时间的变化速率；通过调整步进电机的脉冲驱动电压频率可以改变阀门开度随时间的变化速率，使阀门水嘴产生的压力脉冲信号的上升与下降时间发生变化，用于研究脉冲形状对压力信号传输的影响及信号传输的失真情况。本技术采用的技术方案为：一种流体压力波码实验装置，包括水池、手动阀、柱塞泵、脉冲阻尼器、流量计、A压力传感器、电控阀、B压力传感器、盘管柱、C压力传感器、电控旋转式步进阀、旁路电控阀和电控安全阀；所述的水池上端进口与盘管柱连接，盘管柱出口端与水池上端进口之间依次设置有C压力传感器和电控旋转式步进阀；所述的盘管柱进口端与柱塞泵连接，所述的柱塞泵与盘管柱进口端之间依次设置有脉冲阻尼器、流量计、A压力传感器、电控阀和B压力传感器；所述的柱塞泵进口与水池之间通过管线连接，该管线上设置有手动阀；所述的脉冲阻尼器与电控旋转式步进阀的出口端之间设置有旁通管线，该旁通管线上设置有旁路电控阀；所述的电控安全阀与旁路电控阀并列设置。所述的盘管柱采用5层盘管层叠连接形成1200米长管道。所述的水池下端出口设有放水阀。所述的电控旋转式步进阀由定子及相对于定子转动的转子组成，所述的转子采用步进电机驱动，转子连接有转子轴，转子在步进电机驱动下绕转子轴转动。所述的定子与转子平面均为圆形，二者同心安装，定子固定，转子安装在定子下部，定子和转子上有相同数量的多个相同尺寸的孔口，定子孔口和转子孔口的重合部分形成流通的阀孔。所述的定子和转子上有相同数量的多个相同尺寸的孔口，孔口为扇形孔口。所述的转子在步进电机驱动下绕转子轴每步转动的角度。本技术的有益效果是：本技术采用小口径高压盘管的层叠连接形成上千米长度的刚性管道，用于模拟实际的注水管道；采用电控旋转式步进阀来模拟井下配水器阀门，可以提高水嘴开度随时间的变化速率；通过调整步进电机的脉冲驱动电压频率可以改变阀门开度随时间的变化速率，使阀门水嘴产生的压力脉冲信号的上升与下降时间发生变化，本技术装置能够真实地模拟脉冲形状对压力信号传输的影响及信号传输的失真情况。以下将结合附图进行进一步的说明。附图说明图1是现有技术中包含有井下配水器的注水井情况智能监控装置示意图。图2是流体压力波码室内实验装置的组成示意图。图3是电控旋转式步进阀的转子结构示意图。图中，附图标记为：1、水；2、地面电控阀；3、流量计；4、注水管；5、井口压力传感器；6、地面；7、井下配水器；8、配水器水嘴；9、电池；10、封隔器；11、地层；12、水池；13、手动阀；14、柱塞泵；15、脉冲阻尼器；16、流量计；17、A压力传感器；18、电控阀；19、B压力传感器；20、盘管柱；21、C压力传感器；22、电控旋转式步进阀；23、旁路电控阀；24、电控安全阀；25、放水阀；26、孔口；27、转子轴。具体实施方式实施例1;为了克服现有室内实验装置需要配备上千米长度的刚性高压管道来模拟注水管，受室内面积的限制，现有的方法还无法实现的问题，本技术提供如图2和3所示的一种流体压力波码实验装置，本技术中盘管柱中流速与实际注水管中流速相同，采用旋转式步进阀提高水嘴开度随时间的变化速率，采用电控旋转式步进阀来模拟井下配水器阀门，可以提高水嘴开度随时间的变化速率；通过调整步进电机的脉冲驱动电压频率可以改变阀门开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体压力波码实验装置，其特征在于：包括水池（12）、手动阀（13）、柱塞泵（14）、脉冲阻尼器（15）、流量计（16）、A压力传感器（17）、电控阀（18）、B压力传感器（19）、盘管柱（20）、C压力传感器（21）、电控旋转式步进阀（22）、旁路电控阀（23）和电控安全阀（24）；所述的水池（12）上端进口与盘管柱（20）连接，盘管柱（20）出口端与水池（12）上端进口之间依次设置有C压力传感器（21）和电控旋转式步进阀（22）；所述的盘管柱（20）进口端与柱塞泵（14）连接，所述的柱塞泵（14）与盘管柱（20）进口端之间依次设置有脉冲阻尼器（15）、流量计（16）、A压力传感器（17）、电控阀（18）和B压力传感器（19）；所述的柱塞泵（14）进口与水池（12）之间通过管线连接，该管线上设置有手动阀（13）；所述的脉冲阻尼器（15）与电控旋转式步进阀（22）的出口端之间设置有旁通管线，该旁通管线上设置有旁路电控阀（23）；所述的电控安全阀（24）与旁路电控阀（23）并列设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种流体压力波码实验装置，其特征在于：包括水池（12）、手动阀（13）、柱塞泵（14）、脉冲阻尼器（15）、流量计（16）、A压力传感器（17）、电控阀（18）、B压力传感器（19）、盘管柱（20）、C压力传感器（21）、电控旋转式步进阀（22）、旁路电控阀（23）和电控安全阀（24）；所述的水池（12）上端进口与盘管柱（20）连接，盘管柱（20）出口端与水池（12）上端进口之间依次设置有C压力传感器（21）和电控旋转式步进阀（22）；所述的盘管柱（20）进口端与柱塞泵（14）连接，所述的柱塞泵（14）与盘管柱（20）进口端之间依次设置有脉冲阻尼器（15）、流量计（16）、A压力传感器（17）、电控阀（18）和B压力传感器（19）；所述的柱塞泵（14）进口与水池（12）之间通过管线连接，该管线上设置有手动阀（13）；所述的脉冲阻尼器（15）与电控旋转式步进阀（22）的出口端之间设置有旁通管线，该旁通管线上设置有旁路电控阀（23）；所述的电控安全阀（24）与旁路电控阀（23）并列设置。


2.根据权利要求1所述的一种流体压力波码实验装置，其特征在于：所述的盘管柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡改星，于九政，杨玲智，张随望，毕福伟，王子建，刘延青，邓志颖，李楼楼，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11