CN107489410A - 井下智控式封隔双向配注装置 - Google Patents

井下智控式封隔双向配注装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井下智控式封隔双向配注装置，包括扩张式封隔器，扩张式封隔器的两端分别连接上测调配水器和下测调配水器；上测调配水器和下测调配水器的另一端分别连接有上控制仓和下控制仓。本发明使用时，油管连接依次下入井中，电缆无缺陷连接出井口与地面控制系统连接，保持供电及通讯正常，上下控制仓内的嘴前压力计、上嘴后压力计、下嘴后压力计和上流量计、下流量计实时采集或存储数据，由上钢管电缆等上传到地面控制系统，及时诊断封隔器的工作状态和测调上下层的注入量。

Description

井下智控式封隔双向配注装置
技术领域
本发明涉及石油开采机械技术领域，尤其是一种井下智控式封隔双向配注装置。
背景技术
目前，油田的分层注水、注气等工艺正朝着智能化方向发展，对地层压力、分层流量和温度等参数进行的实时监测，并做出定量的分析，提高油田的开采水平。上述监测数据需及时的采集、上传：①采用无缆方式的智能配水器在井下均为一个独立的工作单元，多个智能工具同时工作时各测试数据不能共享，测试时间长且不确定，电池容量大且寿命不确定；如专利：注水井智能配水器(申请号200920083855.x)，提出了一种无需投捞施工、可在地面遥控工作的注水井智能配水器，不需要在井筒起下钢丝或电缆，一趟管柱即完成配水、测试等多功能。②采用管柱及井下工具上置电缆上传方式的智能配水器，在井下两个配水工具是通过电缆穿越封隔器来连接，配水工具和封隔器均为独立单元，下井时两工具电缆连接点多、现场操作工序复杂；如专利：电缆式注水井智能测调配水器(申请号201120566313.5)，解决现有配水器实时性差、无法长时间实时对井下压力、温度、流量数据、流量调配过程和流量变化进行直读和监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下智控式封隔双向配注装置，具有测试效率高和保证了测试准确性和同时性的特点，以解决上述背景中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种井下智控式封隔双向配注装置，包括扩张式封隔器，扩张式封隔器的两端分别连接上测调配水器和下测调配水器；上测调配水器和下测调配水器的另一端分别连接有上控制仓和下控制仓；
所述上控制仓和下控制仓内设有控制芯板11和由控制芯板11控制的驱动装置；所述上控制仓和下控制仓的外端设置用于供电和数据通讯的电缆；上控制仓和下控制仓之间通过钢管电缆连接；
所述上测调配水器包括上封配主体8，上封配主体8内构造有动力液通道并设有由所述驱动装置驱动的电动阀，电动阀用于控制动力液注入动力液通道，形成向所述扩张式封隔器提供压力的压力腔以实现座封，所述电动阀还用于控制压力腔卸压以实现解封；所述上测调配水器内还设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器；
所述下测调配水器包括下配水体42，下配水体42内设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器；
所述动力液通道包括依次连通的内腔进液孔81、直进液孔82和小导压孔83，所述小导压孔83的下游侧连通至所述扩张式封隔器；所述电动阀的转阀16下端设有软密封，该软密封用于和直进液孔82的内环面密封配合；所述电动阀用于控制所述内腔进液孔81和直进液孔82之间的导通和封闭，在封闭所述直进液孔82时形成所述压力腔。
优选地，所述直进液孔82还连通有内腔导压孔84，所述内腔导压孔84远离直进液孔82的一端设有内腔压力计23。
优选地，所述电动阀包括丝套20、转阀16、动力套14和止动外套13，止动外套13的下端与丝套20插接，止动外套13的上部与所述主体螺纹配合；动力套14设置在止动外套13内，所述动力套14下端连接转阀16，上端通过驱动键12连接所述驱动装置；转阀16下部套设密封圈并与丝套20旋合。
优选地，所述驱动装置、上封配主体8、下配水体42在上控制仓和下控制仓一侧的3个偏孔内依次放入上弹簧19和活动套18，止动外套13的下端与丝套20插接，所述止动外套13内侧固定有用于限制转阀16或转轴28移动的限位环15，所述丝套20内置中弹簧22，所述动力套14的下端与转阀16或转轴28的上端插接，所述转阀16或转轴28的下端套密封圈41与丝套20旋合，所述止动外套13上外螺纹与上封配主体8的上孔螺纹连接，动力套14与低速电机33用驱动键12连接，低速电机33套入卡套10用螺栓9固定在上封配主体8、下配水体42上。
优选地，所述水嘴包括转轴28、水嘴主体29和嘴套31；所述水嘴主体29上开设有侧出水口30，在所述水嘴主体29外侧设有用于和嘴套31密封配合的密封圈；所述转轴28由所述驱动装置驱动，当转轴28带动水嘴主体29向下移动时，侧出水口30的出水面积减小，直至完全被嘴套31封闭；当转轴28带动水嘴主体29向上移动时，侧出水口30的出水面积变大。
优选地，所述上配水体8的内部设置有上配进液孔85，上配进液孔85与上进液流道86相连接，与上进液流道86平行设置有第一测试内孔87，第一测试内孔87的一侧设置有上流量计24，上进液流道86嘴前导压孔88的一侧设置有嘴前压力计26，上嘴后导压孔89的一端安装有下嘴后压力计27。
优选地，所述下配水体42的内部设置有下配水进液孔421，下配水进液孔421与下进液流道422相连接，与下进液流道422平行设置有第二测试内孔423，第二测试内孔423的一侧设置有下流量计50，嘴套31的上方设置有下嘴后导压孔424，下嘴后导压孔424的一端安装有下嘴后压力计51。
优选地，所述转阀16下端的软密封与嘴套31内环面接触时配合密封。
与现有技术相比，本发明有益效果：
本发明的核心是将一种智控型封隔器和两个智能配水器合为一体，智控型封隔器的两端各设一个智能配水器，叁智能工具共用两个控制仓；在上封配主体、下配水主体内植入电动阀、可调水嘴主体、流量测试和压力、温度等传感器件，在封配主体的上(或下)端的控制仓内安置微型控制线路板、低速电机和电源等，上、下两控制仓用钢管电缆连接，两控制仓的另一端设外连电缆保证通讯和供电、上端的电缆连接到井口(或无线发送装置)、下端的电缆与另一智能工具连接，在井下实现电源和数据共享传输；在地面即可实施封隔器的座封、解封及分层流量测试、调配等操作；提高了测试效率，保证了井下参数录取的准确性和同时性。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的腔压自检机构展开图；
图3为本发明的上配水剖面图；
图4为本发明的下配水剖面图；
图5为本发明的上测调机构展开图；
图6为本发明的下测调机构展开图。
图中：1-上接头；2-钢管电缆；3-密封压帽；4-锁环；5-活塞头；6-止转销；7-上仓外壳；8-上封配主体；81-内腔进液口；82-直进液孔；83-小导压孔；84-内腔导压孔；85-上配进液孔；86-上进液流道；87-第一测试内孔；88-嘴前导压孔；89-上嘴后导压孔；810-上过线孔；811-配水孔；9-螺栓；10-卡套；11-控制芯板；12-驱动键；13-止动外套；14-动力套；15-限位环；16-转阀
161第二出水口；17-螺钉；18-活动套；19-上弹簧；20-丝套；21-第一出水口；22-中弹簧；23-内腔压力计；24-上流量计；25-第一流量探头；26-嘴前压力计；27-嘴后压力计；28-转轴；29-水嘴主体；30-侧出水口；31-嘴套；32-堵头；33-低速电机；34-转换接头；341-月牙形过线孔；342-导压孔；35-内中管；36-封中管；37-上护套；38-扩张胶筒；39-下护套；40-封下接头；41-软密封；42-下配水体；421-下配水进液孔；422-下进液流道；423-第二测试内孔；424-下嘴后导压孔；425-下过线孔；43-下仓外壳；44-中钢管线缆；45-下线路板；46-下接头；47-阀球；48-导流帽；49-环形通道；50-下流量计；501-第二流量探头；51-下嘴后压力计；511-连接线；512-压力探头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种井下智控式封隔双向配注装置，包括扩张式封隔器，扩张式封隔器的两端分别连接上测调配水器和下测调配水器；上测调配水器和下测调配水器的另一端分别连接有上控制仓和下控制仓。
所述上控制仓和下控制仓内设有控制芯板11和由控制芯板11控制的驱动装置；所述上控制仓和下控制仓的外端设置用于供电和数据通讯的电缆；上控制仓和下控制仓之间通过钢管电缆连接。
所述上测调配水器包括上封配主体8，上封配主体8内构造有动力液通道并设有由所述驱动装置驱动的电动阀，电动阀用于控制动力液注入动力液通道，形成向所述扩张式封隔器提供压力的压力腔以实现座封，所述电动阀还用于控制压力腔卸压以实现解封。所述电动阀包括丝套20、转阀16、动力套14和止动外套13，止动外套13的下端与丝套20插接，止动外套13的上部与所述主体螺纹配合；动力套14设置在止动外套13内，所述动力套14下端连接转阀16，上端通过驱动键12连接所述驱动装置；转阀16下部套设密封圈并与丝套20旋合(如图2所示)。
所述上配水体8的内部设置有上配进液孔85，上配进液孔85与上进液流道86相连接，与上进液流道86平行设置有第一测试内孔87，第一测试内孔87的一侧设置有上流量计24，上进液流道86嘴前导压孔88的一侧设置有嘴前压力计26，上嘴后导压孔89的一端安装有下嘴后压力计27。
所述上测调配水器内还设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器；所述下测调配水器包括下配水体42，下配水体42内设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器；所述水嘴包括转轴28、水嘴主体29和嘴套31；所述水嘴主体29上开设有侧出水口30，在所述水嘴主体29外侧设有用于和嘴套31密封配合的密封圈；所述转轴28由所述驱动装置驱动，当转轴28带动水嘴主体29向下移动时，侧出水口30的出水面积减小，直至完全被嘴套31封闭；当转轴28带动水嘴主体29向上移动时，侧出水口30的出水面积变大。
所述下配水体42的内部设置有下配水进液孔421，下配水进液孔421与下进液流道422相连接，与下进液流道422平行设置有第二测试内孔423，第二测试内孔423的一侧设置有下流量计50，嘴套31的上方设置有下嘴后导压孔424，下嘴后导压孔424的一端安装有下嘴后压力计51。
所述动力液通道包括依次连通的内腔进液孔81、直进液孔82和小导压孔83，所述小导压孔83的下游侧连通至所述扩张式封隔器；所述电动阀的下端设有软密封，该软密封用于和直进液孔82的内环面密封配合；所述电动阀用于控制所述内腔进液孔81和直进液孔82之间的导通和封闭，在封闭所述直进液孔82时形成所述压力腔。所述直进液孔82还连通有内腔导压孔84，所述内腔导压孔84远离直进液孔82的一端设有内腔压力计23。
所述驱动装置、上封配主体8、下配水体42在上控制仓和下控制仓一侧的3个偏孔内依次放入上弹簧19和活动套18，止动外套13的下端与丝套20插接，所述止动外套13内侧固定有用于限制转阀16移动的限位环15，所述丝套20内置中弹簧22，所述动力套14的下端与转轴28的上端插接，所述转轴28的下端套软密封41与丝套20旋合，所述止动外套13上外螺纹与上封配主体8的上孔螺纹连接，动力套14与低速电机33用驱动键12连接，低速电机33套入卡套10用螺栓9固定在上封配主体8、下配水体42上。
所述转阀16下端的软密封与嘴套31内环面接触时配合密封。
综上所述：本井下智控式封隔双向配注装置的工作过程为：用油管连接依次下入井中，电缆无缺陷连接出井口与地面控制系统连接，保持供电及通讯正常；下井时，电动阀处于关闭状态，使封中管36与扩张胶筒38等形成的密闭空间不进液，避免其中途座封；座封，地面发开启指令，电动阀开启，从油管内加压，动力液进入扩张胶筒38的内腔，封隔器座封；地面再发关闭指令，电动阀关闭，扩张胶筒38的内腔形成一封闭腔，始终保持座封；解封时，地面再发开启指令，电动阀开启，扩张胶筒38的内腔与油管内联通，井口油管卸压即封隔器解封，内腔压力计23，实时采集或存储扩张胶筒38的内腔压力数据；测试调配，上流量计24和下流量计50监测上下两层的目前注入量，若大于配注量则发出关小指令、低速电机33驱动可调水嘴主体向下移动、侧出水口30逐渐变小，若小于配注量则发出开启指令、低速电机33驱动可调水嘴主体向上移动、侧出水口30逐渐开大，上下控制仓内的嘴前压力计26、上嘴后压力计27和下嘴后压力计51实时采集或存储数据，由上钢管电缆2等上传到地面控制系统，及时诊断封隔器的工作状态。
本发明在井下实现了测试数据、电源共享；地面控制系统能控制各层注入量的测试调配、封隔器座封和解封，及时采集上传扩张胶筒的内腔、上下地层和管内压力数据，简化了封隔器验封工序，节约测试成本，提高了井下参数录取的准确性。
本发明将停注时层间防窜压差从现有的2MPa以内提高到15MPa以上，解决了采油井内的层间干扰，有效的遏制了地层的出砂量，减缓了地层坍塌、套管变形和管柱砂埋等问题的发生，降低了井下事故的发生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种井下智控式封隔双向配注装置，包括扩张式封隔器，其特征在于，扩张式封隔器的两端分别连接上测调配水器和下测调配水器；上测调配水器和下测调配水器的另一端分别连接有上控制仓和下控制仓；
所述上控制仓和下控制仓内设有控制芯板(11)和由控制芯板(11)控制的驱动装置；所述上控制仓和下控制仓的外端设置用于供电和数据通讯的电缆；上控制仓和下控制仓之间通过钢管电缆连接。
所述上测调配水器包括上封配主体(8)，上封配主体(8)内构造有动力液通道并设有由所述驱动装置驱动的电动阀，电动阀用于控制动力液注入动力液通道，形成向所述扩张式封隔器提供压力的压力腔以实现座封，所述电动阀还用于控制压力腔卸压以实现解封；所述上测调配水器内还设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器；
所述下测调配水器包括下配水体(42)，下配水体(42)内设有水嘴和用于测量封隔和/或配注作业中待测信号的传感器。
所述动力液通道包括依次连通的内腔进液孔(81)、直进液孔(82)和小导压孔(83)，所述小导压孔(83)的下游侧连通至所述扩张式封隔器；所述电动阀的转阀(16)下端设有软密封，该软密封用于和直进液孔(82)的内环面密封配合；所述电动阀用于控制所述内腔进液孔(81)和直进液孔(82)之间的导通和封闭，在封闭所述直进液孔(82)时形成所述压力腔。
2.根据权利要求1所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述直进液孔(82)还连通有内腔导压孔(84)，所述内腔导压孔(84)远离直进液孔(82)的一端设有内腔压力计(23)。
3.根据权利要求1所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述电动阀包括丝套(20)、转阀(16)、动力套(14)和止动外套(13)，止动外套(13)的下端与丝套(20)插接，止动外套(13)的上部与所述主体螺纹配合；动力套(14)设置在止动外套(13)内，所述动力套(14)下端连接转阀(16)，上端通过驱动键(12)连接所述驱动装置；转阀(16)下部套设密封圈并与丝套(20)旋合。
4.根据权利要求1-3所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述驱动装置、上封配主体(8)、下配水体(42)在上控制仓和下控制仓一侧的3个偏孔内依次放入上弹簧(19)和活动套(18)，止动外套(13)的下端与丝套(20)插接，所述止动外套(13)内侧固定有用于限制转阀(16)或转轴(28)移动的限位环(15)，所述丝套(20)内置中弹簧(22)，所述动力套(14)的下端与转阀(16)或转轴(28)的上端插接，所述转阀(16)或转轴(28)的下端套密封圈(41)与丝套(20)旋合，所述止动外套(13)上外螺纹与上封配主体(8)的上孔螺纹连接，动力套(14)与低速电机(33)用驱动键(12)连接，低速电机(33)套入卡套(10)用螺栓(9)固定在上封配主体(8)、下配水体(42)上。
5.根据权利要求1或4所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述水嘴包括转轴(28)、水嘴主体(29)和嘴套(31)；所述水嘴主体(29)上开设有侧出水口(30)，在所述水嘴主体(29)外侧设有用于和嘴套(31)密封配合的密封圈；所述转轴(28)由所述驱动装置驱动，当转轴(28)带动水嘴主体(29)向下移动时，侧出水口(30)的出水面积减小，直至完全被嘴套(31)封闭；当转轴(28)带动水嘴主体(29)向上移动时，侧出水口(30)的出水面积变大。
6.根据权利要求4所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述上配水体(8)的内部设置有上配进液孔(85)，上配进液孔(85)与上进液流道(86)相连接，与上进液流道(86)平行设置有第一测试内孔(87)，第一测试内孔(87)的一侧设置有上流量计(24)，上进液流道(86)嘴前导压孔(88)的一侧设置有嘴前压力计26，上嘴后导压孔(89)的一端安装有下嘴后压力计(27)。
7.根据权利要求4所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于，所述下配水体(42)的内部设置有下配水进液孔(421)，下配水进液孔(421)与下进液流道(422)相连接，与下进液流道(422)平行设置有第二测试内孔(423)，第二测试内孔(423)的一侧设置有下流量计(50)，嘴套(31)的上方设置有下嘴后导压孔(424)，下嘴后导压孔(424)的一端安装有下嘴后压力计(51)。
8.根据权利要求1或4所述的一种井下智控式封隔双向配注装置，其特征在于：所述转阀(16)下端的软密封与嘴套(31)内环面接触时配合密封。
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