CN103790559A - 同心电动井下测调仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同心电动井下测调仪，属于油田分层注水井测试调配领域。包括：上接头、流量测量及控制装置、集成控制装置、动力传递机构、定位防转装置、电动调节装置、护套，所述上接头将流量测量及控制装置封装于内，同时将集成控制装置、动力传递机构自上而下顺次封装于护套内，护套上部与流量测量及控制装置联接，下部与动力传递机构联接；动力传递机构下部与定位防转装置联接，定位防转装置下部与电动调节装置联接。通过电缆供电、实时传送测调指令和井下流量、压力、温度信号，与桥式集成同心配水器同心定位和对接，测试与调配同步进行，一次下井可完成井下多层流量测试和目标流量调配任务，有效提高测调成功率和效率。

Description

同心电动井下测调仪

技术领域

本发明涉及油田分层注水井测试调配领域，特别涉及一种同心电动井下测调仪。

背景技术

在油气田开发时，为了保证油气田的压力，将油驱替出来，就要向地层注水或注气等，分层注水就是在注水井中下入封隔器把油层分成几个开采层段，对不同性质的油层区别对待。

注水驱油是油田中后期的重要采油手段。目前各油田普遍采用偏心配水管柱技术来提高原油采收率。现有的偏心注水方法是:首先根据各油层的理论配水量和实际配水量及嘴损曲线,粗略选择一个尺寸固定的水嘴,将其放入堵塞器中,用投捞器将堵塞器放入偏心注水井的指定工作筒。然后用流量计测试各层实际注水量。如果实际注水量达不到地质方案要求,则需捞出堵塞器,重新更换水嘴后投入工作筒,再用流量计测试该层注水量,如此反复,直至该层的注水量达到地质方案要求为止。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

采用桥式偏心和常规偏心分注水工艺，通过钢丝作业进行测试调配时，受到层间非均质性水嘴大小具有非连续性，为了达到地质配注要求，需要多次反复投捞水嘴，每次更换完水嘴，要将存储式流量计提出井口进行水量验证，工作量较大，效率较低，调配精度差。通过电缆作业进行测试调配时，测调仪调节臂和可调水嘴对接时侧向动力传递结构复杂，动力传递效率低，可靠性差。

总体而言，无论是钢丝还是电缆测调，均采用带有侧向投捞臂的测调仪进行偏心侧向作业，需要精细的机械式导向、定位、对接来实现投捞测试，同时受井况、导向机构和测调仪器加工精度等因素的影响，在大斜度井和深井上存在测调成功率低、效率低、作业风险大等问题。

发明内容

为了解决现有技术在注水井分层流量测试调配上存在定位、对接、投捞困难，测调成功率低，各层之间进行流量和压力测试时工作量大，调配效率较低，调配准确性不高的问题，本发明实施例提供了一种同心电动井下测调仪，采用电缆作业与桥式集成同心配水器在井下同心定位、同心对接、实时传送测调指令和井下测试信号，提高测调成功率和效率。所述技术方案如下：

一种同心电动井下测调仪，主要包括：上接头、流量测量及控制装置、集成控制装置、动力传递机构、定位防转装置、电动调节装置、护套，所述上接头将流量测量及控制装置封装于内，同时将集成控制装置、动力传递机构自上而下顺次封装于护套内，护套上部与流量测量及控制装置联接，下部与动力传递机构联接；动力传递机构下部与定位防转装置联接，定位防转装置下部与电动调节装置联接。

具体地，所述流量测量及控制装置至少包括：流量信号处理短节、上流量测量管、流量计、扶正器、下流量测量管；所述上流量测量管内设置有流量信号处理短节，流量信号处理短节与流量计联接，流量计上部设置在上流量测量管内，下部设置在下流量测量管内；扶正器设置在下流量测量管外，并与流量计联接；下流量测量管与护套联接，由密封圈密封。

具体地，所述集成控制装置至少包括：电源线密封器、压力传感器、骨架密封接头、磁钢、磁感线圈、线圈轴、电路骨架、单片机控制单元;所述骨架密封接头设置在护套内，由密封圈密封，骨架密封接头上设置有电源线密封器、压力传感器；电路骨架位于骨架密封接头下部，电路骨架内设置有磁定位器；单片机控制单元位于电路骨架下部。

进一步地，所述集成控制装置的磁定位器至少包括：上磁钢、线圈轴、下磁钢，线圈轴上缠绕有磁感线圈。

具体地，所述动力传递机构至少包括：隔离电感、隔离电感骨架、温度传感器、电机、联轴器、推力轴承、定位架体、传动轴、弹簧、磁块、霍尔元件、密封圈、转动体、电机接头、垫圈盖、弹簧罩；所述隔离电感骨架与集成控制装置的单片机控制单元联接，隔离电感骨架上缠绕有隔离电感，底部设置有温度传感器,隔离电感骨架的下部自上而下顺次安装有电机、电机接头、定位架体，电机接头卡装在定位架体顶部，定位架体下部通过密封圈与护套密封,定位架体内设置有传动轴、垫圈盖、弹簧罩。

具体地，所述动力传递机构的传动轴上部通过联轴器联接电机输出轴，并设置有推力轴承，传动轴穿过设置在定位架体内腔的垫圈盖、弹簧罩，传动轴上设置有弹簧、磁块、霍尔元件、转动体，并位于弹簧罩内，传动轴下部设置在定位防转装置内，转动体下部与定位防转装置活动联接。

具体地，所述定位防转装置至少包括：销轴、定位爪、防转体、防转爪、固定螺环、定位爪弹簧、防转爪弹簧、角推力轴承、联轴器；所述定位爪通过销轴与动力传递机构的定位架体活动联接，定位爪内设置有定位爪弹簧，防转体上端与动力传递机构的定位架体下端联接，防转体下端联接在固定螺环内，固定螺环与电动调节装置的调节锥体联接，防转体上设置有防转爪，并与定位爪相互垂直，防转爪内设置有防转爪弹簧；防转体内腔设置有联轴器，联轴器上设置有角推力轴承。

具体地，所述电动调节装置至少包括：锁紧环、调节爪、弹簧、调节锥体、锥形螺环；所述调节锥体上部与定位防转装置的固定螺环联接，由密封圈密封，调节锥体上部设置有锁紧环，下部设置有锥形螺环，锁紧环与锥形螺环之间设置有调节爪，由锁紧环锁紧，调节爪内设置有弹簧。

具体地，所述电动调节装置的调节锥体上部通过定位防转装置的联轴器与动力传递机构的传动轴联接，传动轴带动调节锥体转动。

进一步地，所述流量测量及控制装置的流量计为超声波流量计，流量测量信号在流量信号处理短节内转换后得到测量数据。

相比现有技术，本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、通过电缆供电、传送指令和流量、压力、温度信号，有效提高测调效率；

2、采用磁定位器实现精确定位，解决大斜度井及深井小卡距分层注水测试调配定位不准确的问题；

3、设置有扶正器、定位爪和调节爪，均具有扶正作用，确保本发明与桥式集成同心配水器在井下同心定位、同心对接、实时传送测调指令和井下测试信号，对接成功率高，解决大斜度井及深井中分层注水测试调配作业时机械定位、对接、反复投捞分层测试复杂、耗时长、工作量大等难题；

4、设置有定位爪，可根据指令要求随时张开或收回，因此可以实现一次下井过程中同时完成分层注水井下多层流量测试调配和目标流量配注的任务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的同心电动井下测调仪结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

1上接头；

2流量测量及控制装置，2-1流量信号处理短节，2-2上流量测量管，2-3流量计，2-4扶正器，2-5下流量测量管；

3集成控制装置，3-1电源线密封器，3-2压力传感器，3-3骨架密封接头，3-4磁钢，3-5磁感线圈，3-6线圈轴，3-7电路骨架，3-8单片机控制单元；

4动力传递机构，4-1隔离电感，4-2隔离电感骨架，4-3温度传感器，4-4电机，4-5联轴器，4-6推力轴承，4-7定位架体，4-8传动轴，4-9弹簧，4-10磁块，4-11霍尔元件，4-12密封圈,4-13转动体，4-14电机接头，4-15垫圈盖，4-16弹簧罩；

5定位防转装置，5-1销轴，5-2定位爪，5-3防转体，5-4防转爪，5-5固定螺环，5-6定位爪弹簧，5-7防转爪弹簧，5-8角推力轴承，5-9联轴器；

6电动调节装置，6-1锁紧环，6-2调节爪，6-3弹簧，6-4调节锥体，6-5锥形螺环；

7护套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种同心电动井下测调仪，主要包括：上接头1、流量测量及控制装置2、集成控制装置3、动力传递机构4、定位防转装置5、电动调节装置6、护套7等零部件；其上接头1将流量测量及控制装置2封装于内，同时将集成控制装置3、动力传递机构4自上而下顺次封装于护套7内，护套7上部与流量测量及控制装置2联接，下部与动力传递机构4联接；动力传递机构4下部与定位防转装置5联接，定位防转装置5下部与电动调节装置6联接。

具体地，作为优选，所述流量测量及控制装置2至少包括：流量信号处理短节2-1、上流量测量管2-2、流量计2-3、扶正器2-4、下流量测量管2-5等零部件；其上流量测量管2-2设置在上接头1内，上流量测量管2-2内上部设置有流量信号处理短节2-1，流量信号处理短节2-1与流量计2-3联接，所述流量计2-3选用现有技术超声波流量计，流量测量信号在流量信号处理短节2-1内转换后得到测量数据，流量计2-3上部设置在上流量测量管2-2内，下部设置在下流量测量管2-5内；扶正器2-4设置在下流量测量管2-5外，且位于流量计2-3中部，并与流量计2-3联接；下流量测量管2-5与护套7上部联接，由密封圈密封。

具体地，作为优选，所述集成控制装置3至少包括：电源线密封器3-1、压力传感器3-2、骨架密封接头3-3、磁钢3-4、磁感线圈3-5、线圈轴3-6、电路骨架3-7、单片机控制单元3-8等零部件，其骨架密封接头3-3设置在护套7内上部，由密封圈密封，骨架密封接头3-3顶部设置有电源线密封器3-1、压力传感器3-2；电路骨架3-7设置在护套7内，位于骨架密封接头3-3下部，电路骨架3-7内自上而下顺次设置有上磁钢3-4、线圈轴3-6、下磁钢3-4，线圈轴3-6上缠绕有磁感线圈3-5，由此构成磁定位器；单片机控制单元3-8设置在护套7内，位于电路骨架3-7下部。

具体地，作为优选，所述动力传递机构4至少包括：隔离电感4-1、隔离电感骨架4-2、温度传感器4-3、电机4-4、联轴器4-5、推力轴承4-6、定位架体4-7、传动轴4-8、弹簧4-9、磁块4-10、霍尔元件4-11、密封圈4-12、转动体4-13、电机接头4-14、垫圈盖4-15、弹簧罩4-16等零部件；其隔离电感骨架4-2设置在护套7内，并通过螺钉与集成控制装置3的单片机控制单元3-8联接，隔离电感骨架4-2中部缠绕有隔离电感4-1，底部设置有温度传感器4-3；在护套7内，位于隔离电感骨架4-2的下部自上而下顺次安装有电机4-4、电机接头4-14、定位架体4-7，电机接头4-14卡装在定位架体4-7顶部，定位架体4-7下部通过密封圈4-12与护套7下端密封；定位架体4-7内设置有传动轴4-8、垫圈盖4-15、弹簧罩4-16，传动轴4-8上部通过联轴器4-5联接电机4-4输出轴，并设置有推力轴承4-6，传动轴4-8中下部穿过设置在定位架体4-7内腔的垫圈盖4-15、弹簧罩4-16，传动轴4-8上设置有弹簧4-9、磁块4-10、霍尔元件4-11、转动体4-13，并位于弹簧罩4-16内，传动轴4-8下部设置在定位防转装置5内，转动体4-13下部与定位防转装置5活动联接。

具体地，作为优选，所述定位防转装置5至少包括：销轴5-1、定位爪5-2、防转体5-3、防转爪5-4、固定螺环5-5、定位爪弹簧5-6、防转爪弹簧5-7、角推力轴承5-8、联轴器5-9等零部件；其定位爪5-2通过销轴5-1与动力传递机构4的定位架体4-7活动联接，定位爪5-2内设置有定位爪弹簧5-6，起到定位和扶正双重作用；防转体5-3上端与动力传递机构4的定位架体4-7下端联接，防转体5-3下端联接在固定螺环5-5内，固定螺环5-5与电动调节装置6的调节锥体6-4联接，防转体5-3上设置有两个防转爪5-4，并与两个定位爪5-2相互垂直，防转爪5-4内设置有防转爪弹簧5-7；防转体5-3内腔下部设置有联轴器5-9，联轴器5-9上设置有角推力轴承5-8。

具体地，作为优选，所述电动调节装置6至少包括：锁紧环6-1、调节爪6-2、弹簧6-3、调节锥体6-4、锥形螺环6-5等零部件；其调节锥体6-4上部与定位防转装置5的固定螺环5-5联接，可进行正反双向转动，由密封圈密封，调节锥体6-4上部设置有锁紧环6-1，下部设置有锥形螺环6-5，锁紧环6-1与锥形螺环6-5之间设置有两个调节爪6-2，由锁紧环6-1锁紧，调节爪6-2内设置有弹簧6-3，调节爪6-2在弹簧6-3的作用下向外撑开，具有驱动调节和扶正双重作用；调节锥体6-4上部通过定位防转装置5的联轴器5-9与动力传递机构4的传动轴4-8联接，通过传动轴4-8带动调节锥体6-4转动进行水量调节。

本发明实施例的工作过程：实现注水井井下桥式集成同心配水器自动调节，准确计量目的层的流量数据是由现有技术的地面控制器、通讯测试电缆及本发明实施例提供的同心电动井下测调仪三部分配合完成的。测试调配时，电缆携带同心电动井下测调仪下入注水井油管内，根据集成控制装置3的磁定位器测试结果，同心电动井下测调仪下放至最下一级待调节层位桥式集成同心配水器上方10-15米左右处，地面控制器发送指令，打开定位防转装置5的定位爪5-2，待定位爪5-2完全打开后，快速下放同心电动井下测调仪，在流量测量及控制装置2的扶正器2-4的作用下，定位爪5-2定位于桥式集成同心配水器定位台阶上，定位防转装置5的防转爪5-4卡于防转卡槽内，本发明电动调节装置6的调节锥体6-4和调节爪6-2进入桥式集成同心配水器中心通道，调节爪6-2卡于桥式集成同心配水器的同心活动筒调节孔内。此时，注入水进入流量测量及控制装置2的上流量测量管2-2和下流量测量管2-5内，开始进行流量测量，并将测量后的电信号送入流量信号处理短节2-1，集成控制装置3的压力传感器3-2和动力传递机构4的温度传感器4-3也将信号送入流量信号处理短节2-1，流量信号处理短节2-1将各信号进行编码上传到地面控制器；地面控制器读取流量，如与配注量不一致，这时可进行配水调节操作。

配水调节时，地面控制器根据实测注水量的大小，向集成控制装置3的单片机控制单元3-8发送调节指令，单片机控制单元3-8根据地面控制器指令，控制动力传递机构4的电机4-4正转和反转，从而带动联轴器4-5、推力轴承4-6、传动轴4-8及电动调节装置6的调节锥体6-4转动，传动轴4-8带动转动体4-13转动时，定位爪5-2张开，转动体4-13向上压缩弹簧4-9，当磁块4-10与霍尔元件4-11相对时，发出磁感应信号，霍尔元件4-11将感应信号传送到单片机控制单元3-8，单片机控制单元3-8根据信号发送下一操作指令。

同时，传动轴4-8通过联轴器5-9带动调节锥体6-4转动，调节锥体6-4上的调节爪6-2带动桥式集成同心配水器的同心活动筒和活动水嘴转动，实现水量大小的调节，配水增大时对应电机4-4正转，配水减小时对应电机4-4反转。水量调节完成后，直接上提同心电动井下测调仪至上一层桥式集成同心配水器进行测试调配。调试过程中若需要重新对下层进行测调，可将定位爪5-2收回，同心电动井下测调仪下到位置后再次打开定位爪5-2进行测调。所有注水层全部调节完毕后，收回定位爪5-2，提出同心电动井下测调仪。

综上所述，本发明实施例采用电缆作业与桥式集成同心配水器在井下同心定位、同心对接、实时传送测调指令和井下测试信号，有效提高测试调配定位的准确率和传递效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同心电动井下测调仪，主要包括：上接头(1)、流量测量及控制装置(2)、集成控制装置(3)、动力传递机构(4)、定位防转装置(5)、电动调节装置(6)、护套(7)，其特征在于，所述上接头(1)将流量测量及控制装置(2)封装于内，同时将集成控制装置(3)、动力传递机构(4)自上而下顺次封装于护套(7)内，护套(7)上部与流量测量及控制装置(2)联接，下部与动力传递机构(4)联接；动力传递机构(4)下部与定位防转装置(5)联接，定位防转装置(5)下部与电动调节装置(6)联接。

2.根据权利要求1所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述流量测量及控制装置(2)至少包括：流量信号处理短节(2-1)、上流量测量管(2-2)、流量计(2-3)、扶正器(2-4)、下流量测量管(2-5)；所述上流量测量管(2-2)内设置有流量信号处理短节(2-1)，流量信号处理短节(2-1)与流量计(2-3)联接，流量计(2-3)上部设置在上流量测量管(2-2)内，下部设置在下流量测量管(2-5)内；扶正器(2-4)设置在下流量测量管(2-5)外，并与流量计(2-3)联接；下流量测量管(2-5)与护套(7)联接，由密封圈密封。

3.根据权利要求1所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述集成控制装置(3)至少包括：电源线密封器(3-1)、压力传感器(3-2)、骨架密封接头(3-3)、磁钢(3-4)、磁感线圈(3-5)、线圈轴(3-6)、电路骨架(3-7)、单片机控制单元(3-8);所述骨架密封接头(3-3)设置在护套(7)内，由密封圈密封，骨架密封接头(3-3)上设置有电源线密封器(3-1)、压力传感器(3-2)；电路骨架(3-7)位于骨架密封接头(3-3)下部，电路骨架(3-7)内设置有磁定位器；单片机控制单元(3-8)位于电路骨架(3-7)下部。

4.根据权利要求3所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述集成控制装置(3)的磁定位器至少包括：上磁钢(3-4)、线圈轴(3-6)、下磁钢(3-4a)，线圈轴(3-6)上缠绕有磁感线圈(3-5)。

5.根据权利要求1所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述动力传递机构(4)至少包括：隔离电感(4-1)、隔离电感骨架(4-2)、温度传感器(4-3)、电机(4-4)、联轴器(4-5)、推力轴承(4-6)、定位架体(4-7)、传动轴(4-8)、弹簧(4-9)、磁块(4-10)、霍尔元件(4-11)、密封圈(4-12)、转动体(4-13)、电机接头(4-14)、垫圈盖(4-15)、弹簧罩(4-16)；所述隔离电感骨架(4-2)与集成控制装置(3)的单片机控制单元(3-8)联接，隔离电感骨架(4-2)上缠绕有隔离电感(4-1)，底部设置有温度传感器(4-3),隔离电感骨架(4-2)的下部自上而下顺次安装有电机(4-4)、电机接头(4-14)、定位架体(4-7)，电机接头(4-14)卡装在定位架体(4-7)顶部，定位架体(4-7)下部通过密封圈(4-12)与护套(7)密封,定位架体(4-7)内设置有传动轴(4-8)、垫圈盖(4-15)、弹簧罩(4-16)。

6.根据权利要求5所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述动力传递机构(4)的传动轴(4-8)上部通过联轴器(4-5)联接电机(4-4)输出轴，并设置有推力轴承(4-6)，传动轴(4-8)穿过设置在定位架体(4-7)内腔的垫圈盖(4-15)、弹簧罩(4-16)，传动轴(4-8)上设置有弹簧(4-9)、磁块(4-10)、霍尔元件(4-11)、转动体(4-13)，并位于弹簧罩(4-16)内，传动轴(4-8)下部设置在定位防转装置(5)内，转动体(4-13)下部与定位防转装置(5)活动联接。

7.根据权利要求1所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述定位防转装置(5)至少包括：销轴(5-1)、定位爪(5-2)、防转体(5-3)、防转爪(5-4)、固定螺环(5-5)、定位爪弹簧(5-6)、防转爪弹簧(5-7)、角推力轴承(5-8)、联轴器(5-9)；所述定位爪(5-2)通过销轴(5-1)与动力传递机构(4)的定位架体(4-7)活动联接，定位爪(5-2)内设置有定位爪弹簧(5-6)，防转体(5-3)上端与动力传递机构(4)的定位架体(4-7)下端联接，防转体(5-3)下端联接在固定螺环(5-5)内，固定螺环(5-5)与电动调节装置(6)的调节锥体(6-4)联接，防转体(5-3)上设置有防转爪(5-4)，并与定位爪(5-2)相互垂直，防转爪(5-4)内设置有防转爪弹簧(5-7)；防转体(5-3)内腔设置有联轴器(5-9)，联轴器(5-9)上设置有角推力轴承(5-8)。

8.根据权利要求1所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述电动调节装置(6)至少包括：锁紧环(6-1)、调节爪(6-2)、弹簧(6-3)、调节锥体(6-4)、锥形螺环(6-5)；所述调节锥体(6-4)上部与定位防转装置(5)的固定螺环(5-5)联接，由密封圈密封，调节锥体(6-4)上部设置有锁紧环(6-1)，下部设置有锥形螺环(6-5)，锁紧环(6-1)与锥形螺环(6-5)之间设置有调节爪(6-2)，由锁紧环(6-1)锁紧，调节爪(6-2)内设置有弹簧(6-3)。

9.根据权利要求8所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述电动调节装置(6)的调节锥体(6-4)上部通过定位防转装置(5)的联轴器(5-9)与动力传递机构(4)的传动轴(4-8)联接，传动轴(4-8)带动调节锥体(6-4)转动。

10.根据权利要求2所述的同心电动井下测调仪，其特征在于，所述流量测量及控制装置(2)的流量计(2-3)为超声波流量计，流量测量信号在流量信号处理短节(2-1)内转换后得到测量数据。

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