[发明专利]基于RF无线通讯的井下找堵水自动开关控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采装备技术领域和分油层采油以及相关的找水、堵水施工，具体的是涉及基于RF无线通讯的井下找堵水自动开关控制系统。

背景技术

原油含水率较高不仅增加了储存、输送、炼制过程中设备的负荷，而且增加了燃料消耗，甚至因为水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。因此，要尽量降低原油的含水率。在采油井开采后期，分油层采油以及相关的找水、堵水施工是降低原油含水率的重要措施之一。而分油层采油以及相关的找水、堵水施工中，至关重要一项技术是：灵活有效控制油井各个油层阀门的开启和关闭。

机械式施工法，分层采油时将油井管道提出油井，在需要采油的油层流道安装油嘴，将需要堵水的流道的油层流道堵死，将管道安装到油井，开始采油。更换采油层时，要重新进行前面的作业，该方法调换一次油嘴花费至少3万元，施工量较大，当油层数量较多时，施工难度很大。采用单片机控制各个油层的阀门是油田装备技术领域发展方向之一，其中关键技术实现地面人员与井下多个油层开关的稳定可靠的信息通讯，从而灵活有效控制油井各个油层阀门的开启和关闭。现在我国和国外在油田装备技术领域采用的信息通讯技术主要有：光纤传感技术、电缆、液压线、压力编码技术等。光纤传感技术通讯距离远，抗干扰能力强，但由于光纤脆性大，特别是井下工具操作频繁、施工时震动比较大的情况下很容易导致光纤折断，此外当光纤通过封隔器时，需要额外增加光纤保护装置，使机械结构更复杂性和成本更高。利用电缆或者液压线控制具有井下工具操作繁琐，机械结构复杂，在控制多余3个油层的油井时，安装复杂，可靠性低，控制难。压力编码技术基本可以实现地面与井下的信息的传输，通过地面水泵注水打压力编码来向阀门控制电路板发指令，从而控制阀门，但成功打一组压力密码时间较长，油井透水性不同造成水压不稳当，造成控制难度大成功率较低。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种基于RF无线通讯的井下找堵水自动开关控制系统，能够实现地面人员对井下各层阀门的稳定和高效的控制。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于RF无线通讯的井下找堵水自动开关控制系统，包括有带URAT串口线和ICD2编译器的计算机、RF发射模块、RF接收模块、阀门控制电路板和位于地面以下的多个配水器，烧写RF发射程序时，计算机通过URAT串口线和RF发射模块连接，烧写成功后URAT串口线与RF发射模块断开，烧写单片机程序时，计算机通过ICD2编译器与阀门控制电路板连接，烧写成功后ICD2编译器与其断开，RF接收模块和阀门控制电路板由导线连接并安设在配水器上，RF发射模块通过牵引绳连接位于油井管道中并和配水器里的RF接收模块在300米范围相互进行无线通信，从而实现地面工作人员对阀门的控制。

其中，所述的配水器包括有：电路板卡槽、微型电机、减速器、丝杆、丝杆螺母、上导向座、连接杆、下导向座、密封胶圈、第一通孔、阀门、第二通孔、螺钉、套管、管壁和主管道，电路板卡槽用于安设RF接收模块和阀门控制电路板，其下方设置有微型电机，所述的微型电机通过导线和阀门控制电路板连接，微型电机的底座由螺钉固定在管壁上，微型电机通过轴套和减速器固定连接，减速器的另一端和丝杆由弹性联轴器连接，丝杆和丝杆螺母螺纹连接，丝杆螺母和连接杆由螺钉固定连接，上导向座和下导向座由螺钉固定在管壁上，确定连接杆直线位移方向，下导向座的底部设置有密封胶圈，以进行密封，连接杆的另一端和阀门由螺钉固定连接，主管道通过设置在管壁底部的第一通孔和第二通孔与油层形成通路，所述的第一通孔和第二通孔都垂直于主管道，通过阀门阻断或者打开该通路，套管由螺钉固定在管壁上面。 

按上述方案，所述的阀门控制电路板包括有单片机、电机驱动芯片、电流监测模块、分时供电模块、电源调理芯片、电源、RTC时钟芯片和存储芯片，其中电机驱动芯片控制引脚连接到单片机，驱动输出端连接微型电机，单片机控制微型电机的开启/关闭和转向，电机驱动芯片的电源引脚连接到分时供电模块，单片机通过分时供电模块控制电机驱动芯片的电源，微型电机的电流经过电流监测模块转换为电压，连接到单片机的A/D引脚，以监测电机工作是否正常，所述的RF接收模块连接到单片机，电源引脚连接到分时供电模块，单片机通过分时供电模块控制RF无线通信的电源，RTC时钟芯片连接到单片机，为阀门控制电路板提供时间参考，存储芯片的指令和地址引脚连接到单片机，存放阀门状态相关参数，电源提供12V直流电源，经过电源调理芯片，为电路板提供5V电源。