[发明专利]一种油田注水模拟实验平台

摘要

一种油田注水模拟实验平台。主要目的在于提供一套模拟注水实验装置。其特征在于：包括管网系统、模拟井系统、支撑框架结构、底盘机构以及工作站；管网系统包括螺旋管线、流向测量装置以及多通阀，模拟井系统包含若干个模拟井单元，用于模拟实际注水时的井口压力；支撑框架结构包括液压立柱单元以及框架单元两部分，底盘机构分为上下两层，下底盘安装有液压行走机构，可以带动整个系统进行前后、左右移动，上底盘；工作站包括水箱、水泵、液压油箱、液压泵以及阀箱。本装置，可以模拟井口压力和实际油田注水时的沿程损失，可灵活组合螺旋管长度以及井口数，能够满足多种模拟条件，实现对油田注水系统进行模拟，调节注水泵达到最优排量，节省能源和水资源。

主权项

1.一种油田注水模拟实验平台，包括管网系统(1)、模拟井系统(2)、支撑框架结构(3)、底盘机构(4)以及工作站(5)，其中，/n底盘机构(4)为整个实验平台提供安装位置，并可带动整个实验平台进行位移；支撑框架结构(3)通过其液压立柱单元(17)安装在底盘机构(4)上，并为管网系统(1)提供安装固定位置；管网系统(1)通过螺栓安装在支撑框架结构(3)上，模拟井系统(2)安装在底盘机构(4)的上底盘(48)上；/n所述管网系统包括若干个螺旋管单元(6)和多通阀(7)；/n所述多通阀具有圆筒状的阀体(11)，阀体(11)上方连接压力计(10)用于检测阀内的液体压力，在阀体(11)的圆柱面上均布八个阀口，所述八个阀口内部的液流通道(12)彼此相通，但每个液流通道上均安装有球阀(13)，每个球阀(13)均可单独控制启闭；在所述阀体(11)的底部开有节流阀连接孔(14)，所述节流阀连接孔与所述八个阀口内部的液流通道(12)相连通，并用于和模拟井系统(2)中的节流阀(20)通过软管相连；/n所述螺旋管单元包括螺旋管、螺旋管安装盒(9)以及流向测量装置，所述螺旋管固定于螺旋管安装盒(9)中，所述流向测量装置包括机械测量装置(8a)以及单片机系统(8b)，所述流向测量装置安装在螺旋管安装盒(9)的上方，机械测量装置(8a)的测量空腔与所述螺旋管相连通，在所述测量空腔内置有指针(16)和第一触点(15a)以及第二触点(15b)，第一触点(15a)和第二触点(15b)分别连接至单片机系统(8b)的不同数据输入端；所述指针(16)的顶端可在不同方向的液体推力的作用下分别与第一触点(15a)或第二触点(15b)相触，指针(16)与第一触点(15a)或第二触点(15b)相触，所述单片机系统获得不同的流向信号，并通过显示屏显示流向；/n所述螺旋管单元(6)中的螺旋管可以通过管路和管网内的任一多通阀上的任一阀口相连接，从而实现对管网内液体流通路径的自由组合与控制；/n模拟井系统(2)由若干个模拟井单元组成，每个模拟井单元均包括液压缸(17)、填充缸(18)、流量计(19)以及节流阀(20)；其中，填充缸(18)的一端通过连接法兰(23)与流量计(19)连接，填充缸(18)的另一端为活塞杆孔(21)，液压缸(17)的活塞杆与活塞杆孔(21)相配合，所述填充缸(18)内填充有沙粒，通过液压缸(17)挤压沙粒模拟井口压力；填充缸(18)的缸体上开有出水孔(22)，出水孔(22)通过软管连接水箱(78)；流量计(19)一端与填充缸(18)的连接法兰(23)相连接，流量计(19)的另一端连接节流阀(20)，节流阀(20)的另一端用于连接多通阀(7)的节流阀连接孔(14)；/n所述支撑框架结构(3)包括四个液压立柱单元(24)以及框架单元(25)；/n液压立柱单元(24)包括立柱(26)、多级液压缸(27)以及悬臂吊车(28)，其中，立柱(26)为槽钢结构，可为框架单元(25)的上下移动提供导向作用，立柱(26)的上下均焊接有钢板以及加强筋，上钢板(29)通过螺栓安装悬臂吊车(28)，下钢板(31)通过螺栓固定多级液压缸(27)，同时可将立柱(26)固定在下底盘(45)上；立柱(26)的侧板开有方形孔(30)，通过同时在四个立柱(26)的等高的方形孔(30)内插入方形插销，可以实现框架单元(25)在相应高度的停放；多级液压缸(27)的首级缸体(32)通过螺栓安装在下钢板(31)上，多级液压缸(27)的末级缸体(33)位于框架单元(25)的下部但是不与框架单元(25)形成固定连接；/n框架单元(25)的整体结构为矩形网格状，内部划分为正方形，框架单元(25)最外侧的梁均采用工字型材，包括两个纵向最外侧梁(38)以及两个横向最外侧梁(39)；纵向最外侧梁(38)的首尾均安装导向滑轮(43)，内部纵向梁(40)也采用工字型材，同时用多个短钢板(41)连接纵向梁的方式代替内部的横向梁，内部纵向梁(40)与横向最外侧梁(39)均采用框架连接件(42)通过螺栓连接，短钢板(41)通过螺栓直接固定在内部纵向梁(40)和纵向最外侧梁(38)上；/n框架单元(25)上的导向滑轮(43)位于立柱(26)的内槽中，可在立柱(26)上滑动，以实现在对框架单元(25)进行举升时，利用立柱(26)作为导轨；悬臂吊车立柱(34)通过螺栓固定在立柱(26)的上钢板(29)上，回转臂(36)可在回转臂驱动装置(35)驱动下实现连续旋转，回转臂(36)上安装有电葫芦(37)，其可沿回转臂(36)直线运动，并可以起吊重物；/n所述底盘机构(4)包括八个移动脚架(44)、下底盘(45)、控制台(46)、上底盘导轨(47)、上底盘(48)以及液压推拉机构(49)；/n移动脚架(44)用于实现整个系统的左右以及前后移动，每个移动脚架(44)包括两个支撑液压缸(52)和一个驱动液压缸(53)以及移动脚架底盘(54)和连接器(55)；移动脚架底盘(54)是在一块矩形钢板上焊接脚架导轨(63)和连接耳(64)形成的；两个支撑液压缸(52)缸体通过法兰固定在下底盘(45)上，活塞杆通过法兰固定在连接器(55)上；连接器(55)包括连接器滑轮(56)、连接器轴(57)、连接器轴承(58)以及连接器身(59)，连接器(55)用于将移动脚架(44)连接为一个整体，每个移动脚架(44)都包括两个连接器(55)，两个连接器(55)分别安装于驱动液压缸(53)缸体的首尾，驱动液压缸(53)缸体的活塞杆穿过连接器身(59)上的通孔(62)，而后再安装活塞杆接头；连接器身法兰(60)与支撑液压缸(52)活塞杆相连，连接器轴(57)穿过连接器身(59)的轴孔(61)，连接器滑轮(56)安装在连接器轴(57)首尾两端，与脚架导轨(63)配合，连接器轴承(58)用于支承连接器轴(57)，连机器身(54)与驱动液压缸(53)缸体法兰固定连接，驱动液压缸(53)的活塞杆与移动脚架底盘(54)的连接耳(64)连接，当支撑液压缸(52)均被固定在下底盘(45)后，通过驱动液压缸(53)即可控制移动脚架(44)底盘的伸出与收回；/n八个移动脚架(44)分为横向移动组(50)和纵向移动组(51)两组，横向移动组包括四个移动脚架，分为左移组(50a)和右移组(50b)，在横向移动组中，不同组别的移动脚架安装方向相反；纵向移动组(51)分为前移组(51a)和后移组(51b)，每组两个移动脚架，在纵向移动组中，不同组别的移动脚架安装方向相反；/n所述八个移动脚架内的支撑液压缸(52)和驱动液压缸(53)均由控制台(46)控制；所述控制台按照如下模式进行控制，当进行前移时，横向移动组(50)的支撑液压缸(52)活塞杆伸出，将整个系统进行举升，此时纵向移动组(51)的移动脚架底盘(54)已经离开地面并悬空，通过控制台(46)控制纵向移动组(51)的前移组(51a)的驱动液压缸(53)的活塞杆伸出，活塞杆通过连接耳(64)带动移动脚架底盘(54)向前移动，然后横向移动组(50)的支撑液压缸(52)的活塞杆收回，使得压力作用在纵向移动组(51)的移动脚架(44)上，然后控制前移组(51a)的驱动液压缸(53)收回活塞杆，借助连接器滑轮(56)和脚架导轨(63)，带动整个模拟实验平台向前移动；当要实现向其它方向的移动时，通过调整不同分组的移动脚架(44)的工作顺序及状态，即可完成相应的位移；/n上底盘导轨(47)通过螺栓安装在下底盘(45)上，内部有圆柱滚子，以减小和上底盘(48)之间的摩擦；上底盘(48)的上表面开有T型槽(65)，用于安装模拟井系统(2)；上底盘(48)的侧边安装在上底盘导轨(47)内，上底盘(48)左右侧边均开有一列圆孔(66)，所述圆孔用于插入圆柱插销(75)；/n液压推拉机构(49)用于将上底盘(48)进行左右平移，液压推拉机构(49)包括Y型接头液压缸(67)、液压缸固定件(68)、垫片(69)、连接板(70)以及电磁弹簧缸(71)；其中，液压缸固定件(68)安装在下底盘(45)上，Y型接头液压缸(67)缸体焊接在液压缸固定件(68)上，Y型接头液压缸(67)的活塞杆与电磁弹簧缸(71)相连；电磁弹簧缸(71)包括缸体后盖(72)、电磁装置(73)、弹簧(74)、圆柱插销(75)以及电磁弹簧缸缸体(76)，圆柱插销(75)安装在电磁弹簧缸缸体(76)内，圆柱插销(75)的小径端可以伸出电磁弹簧缸缸体(76)外；/n所述液压推拉机构将上底盘(48)右移时，按照如下模式动作，即电磁装置(73)断电，弹簧(74)将圆柱插销(75)推出，圆柱插销(75)插入上底盘(48)的圆孔(66)中，Y型接头液压缸(67)活塞杆伸出，将上底盘(48)沿上底盘导轨(47)推出，而后电磁弹簧缸(71)通电，圆柱插销(75)收回，Y型接头液压缸(67)活塞杆收回，电磁装置(73)断电，圆柱插销(75)放出并插入下一个圆孔(66)，重复上述动作，直至上底盘(48)移出至合适位置；/n所述液压推拉机构将上底盘(48)左移时，按照如下模式动作，Y型接头液压缸(67)活塞杆先处于伸出状态，电磁装置(73)先处于断电状态，圆柱插销(75)插入圆孔(66)中，通过将Y型接头液压缸(67)活塞杆收回，带动上底盘(48)收回，然后电磁装置(73)通电，圆柱插销(75)收回，Y型接头液压缸(67)活塞伸出，电磁弹簧缸(71)断电，圆柱插销(75)伸出插入至圆孔(66)中，重复上述动作直至上底盘(48)到达指定位置；/n控制台(46)是通过电气控制来实现对多级液压缸(27)、悬臂吊车(28)、移动脚架(44)以及液压推拉机构(49)的控制；控制台(46)的数量为四个，安装于下底盘(45)上；/n工作站(5)包括水泵(77)、水箱(78)、液压泵(79)、液压阀箱(80)以及液压油箱(81)，工作站(5)安放在上底盘(48)上，位于管网系统(1)的一侧，均通过螺栓固定在上底盘(48)上；水泵(77)用于将水从水箱(78)中泵入管网系统(1)中，从模拟井系统(2)的出水孔(22)中流出，经管路流回水箱(78)中；液压泵(79)通过液压阀箱(80)中的不同回路，控制实验平台中的不同液压缸工作状态。/n