[发明专利]一种高分子聚合物计量配注泵

说明书

一种高分子聚合物计量配注泵，它属于石油采抽生产机械，用于油田注水系统中的高分子聚合物配注。

现在国内油田的开采，已必须采用注入大量高压水的方法才能进行开采，但是采用单纯注水的方法采油效率不高，需注入含有特定高分子聚合物的水溶液。由于一个油井的注水量很大，不可能使用容器配制成特定高分子聚合物的水溶液后再统一注入，而是采用在注水管道中加入高分子聚合物配注支管，使两者在注水管道中混合，形成一定浓度特定高分子聚合物水溶液。现在油田使用的配注泵，多使用普通容积泵，如齿轮泵、叶片泵、斜盘柱塞泵等。由于注水溶液中高分子聚合物浓度不大，但有一定的精度要求，而且注水压力很高，流量会发生产化，因而使用普通容积泵配注精度不高，不易准确调整控制配注浓度，使用效果不佳。如美国专利US3597113的“用于将辅助药剂自动连续注入到一种液体的过程和装置”，它虽然可以用作油田使用的配注泵，但其注射速度不易调节，不能适应配注流量的变化。

本发明的目的是发明一种能精确调节控制高分子聚合物注入量的计量配注泵，可用于高配注压力，浓度精度要求高的场合，并能适应配注流量的变化。

本发明的结构如附图1所示，它有高分子聚合物输入管(1)、配注输出管(2)、活塞(3)、活塞缸(4)，有电动两位三通阀(5)，其公共口与活塞缸(4)相通，其余两口分别与高分子聚合物输入管(1)和配注输出管(2)相通，活塞(3)上固接有螺母(6)，有与螺母(6)相配合的螺杆(7)，在螺杆(7)尾部接有减速器(8)和交流电动机(9)，其特征在于：在活塞缸两端分别装有活塞位置传感器(10)和(11)，交流电动机(9)的输入端接有可变频电源变换器(12)，并有标准工业控制介面(13)，在标准工业控制介面(13)内插有与可变频电源变换器(12)的控制端相连并对其进行控制的控制适配模块(14)和与电动两位三通阀(5)相连并对其进行控制的控制适配模块(18)，还插有分别与活塞位置传感器(10)和(11)相连的测量适配模块(15)和(16)，标准工业控制介面(13)通过标准串行通讯接口与可和其它设备共有的中央控制计算机(17)相连。

附图1为本发明的基本结构示意图。

附图2为采用两套活塞轮流工作的结构示意图。

本发明在工作时，电动两位三通阀(5)使活塞缸(4)与配注输出管(2)相通，交流电动机(9)以一定速率旋转，通过减速器(8)减速后，带动螺杆(7)转动，由于螺母(6)与螺杆(7)的作用，螺母(6)推动活塞(3)移动，把活塞缸(4)中的高分子聚合物压入注水管道中。在活塞(3)移动到底后，电动两位三通阀(5)换向，使高分子聚合物输入管(1)与活塞缸(4)相通，交流电动机(9)反向旋转，从而使螺杆(7)反转，带动活塞(3)反向移动，把高分子聚合物抽入活塞缸(4)内。在工作时，上述动作都通过中央控制计算机(17)控制，中央控制计算机(17)通过定时扫描的形式进行测控。在处于正向配注过程中，中央控制计算机(17)通过标准串行通讯接口定时发出选通与活塞位置传感器(10)相连的测量适配模块(15)的地址选通信号，标准工业控制介面(1 3)根据地址选通信号的值，选通相应的测量适配模块(15)。在选通后，测量适配模块(15)把相应的测量值转换为数字量后通过标准串行通讯接口反送回中央控制计算机(17)。中央控制计算机(17)在收到测量值后，进行判断，以确定活塞(3)是否到底位。当中央控制计算机(17)在测得活塞(3)到底位时，通过标准串行通讯接口发出选通与电动两位三通阀(5)相连的控制适配模块(18)的地址选通信号，标准工业控制介面(13)选通相应的控制适配模块(18)。在控制适配模块(18)被选通后，中央控制计算机再发出换向命令。控制适配模块(18)在收到换向命令后，驱动电动两位三通阀(5)换向，中央控制计算机(17)在完成选通电动两位三通阀(5)换向控制后，再通过标准串行通讯接口发出选通与可变频电源变换器(12)相连的控制适配模块(14)的地址选能信号，标准工业控制介面(13)根据地址选通信号选通相应的控制适配模块(14)。在控制适配模块(14)被选通后，中央控制计算机(17)发出控制交流电动机(9)反向旋转和旋转速度的数字量，由控制适配模块(14)接收并锁存。然后控制适配模块(14)把数字量变为可变频电源变换器(12)所需要的控制模拟量输出，可变频电源变换器(12)在得到控制信号后，改变输出交流电的频率和相位关系，使交流电机9反向旋转，带动活塞(3)运动，抽取高分子聚合物。在交流电机9反向旋转过程中，中央控制计算机(17)的控制方法与前面所述的正向配注过程一样。中央控制计算机(17)通过定时扫描的方式，定时通过串口发出选通与活塞位置传感器(11)相连的测量适配模块(16)的地址选通信号，完成同样的控制。在活塞(3)处于正向配注时，中央控制计算机(17)还可以根据通过其它传感器得到的信号，主动改变配注速度，调整注水系统的高分子聚合物浓度。在需改变配注速度时，中央控制计算机(17)通过串口给出选通控制适配模块(14)的地选信号。选通后，中央控制计算机(17)给出将改变的配注速度数字量，由适配模块(14)锁存并转换后对可变频电源变换器(12)的输出频率进行改变。从而改变交流电动机(9)的转动速度，进而改变活塞(3)的推进速度。