CN108798618A - 一种液压封隔型井下集成智控配注装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采技术领域内一种液压封隔型井下集成智控配注装置，包括上接头上接头外周设有集成控制仓，集成控制仓下部连接有封配主体，上接头下部与封配主体上部密封连接，封配主体内设有上配水机构和下配水机构，封配主体下部设有液压封隔器，液压封隔器内设有洗井通道，上配水机构的出液口与封隔器上侧的地层连通；下配水机构的出水端与洗井通道连通，洗井通道上部设有洗井开关，洗井通道的下部设有洗井液出口，洗井液出口与洗井通道之间设有防返串的单向阀。本发明中，将上配水机构和下配水机构集中设于置封隔器上侧，集成体控制仓用于集中封装控制及监测元件，下层的注水通道借用洗井通道，使装置的结构紧凑，大幅减短工具长度。

Description

一种液压封隔型井下集成智控配注装置

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种井下分层注水装置。

背景技术

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采集、上传至地上。目前的分层注水工具主要有以下两类：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；如专利号为200920083855.X的注水井智能配水器的专利说明书中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。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；如专利申请号为201120566313.5的电缆式注水井智能测调配水器，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

本发明针对现有技术中分层注水工具存在的井下有缆智能工具的电缆连接点多、现场操作复杂、多个无缆智能工具数据无法共享等问题，提供一种将两个单体智能配水器和液压封隔器的功能合为一体的井下集成智控配注装置，将两台单体智能配水器集成置于封隔器一端，实现分层注水，大幅减短工具总长度，适应各种井斜的分注井中，同时在封隔器上设置双向防返吐机构，解决液压封隔器防高压下层向低压上层返串的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种液压封隔型井下集成智控配注装置，所述上接头外周设有集成控制仓，所述集成控制仓下部与封配主体外周密封连接，所述上接头的下部与封配主体上部内周螺纹密封连接，所述封配主体内设有上配水机构和下配水机构，所述封配主体下部设有液压封隔器，所述液压封隔器内设有洗井通道，所述上配水机构的出液口与封隔器上侧的地层连通；所述下配水机构的出水端与洗井通道连通，所述洗井通道上部设有洗井开关，所述洗井通道的下部设有洗井液出口，所述洗井液出口与洗井通道之间设有防返串的单向阀。

本发明的液压封隔型井下集成智控配注装置，将上配水机构和下配水机构集中设于置封隔器上侧的封配主体内，分别对上层和下层分层注水，集成体控制仓用于集中封装控制元件，监测元件和连接线缆，避免井下线缆连接点多，布线复杂的问题，下层的注水通道借用洗井通道 ，使多功能通道结构紧凑，大幅减短工具长度。

为便于实现下层注水通道与洗井通道的集成设计，所述封配主体下侧外周螺纹密封连接有双用接头，所述封配主体下侧内周设有双通连管，所述洗井开关包括洗井液缸、上弹簧、洗井阀和洗井阀座，所述洗井液缸密封设置于双用接头下部外周并且上部与双通连管通过C形卡簧和解封销钉固定；所述洗井液缸内设有上弹簧，所述上弹簧下部设置洗井阀，所述洗井阀滑动密封套设于洗井液缸与双用接头之间，所述洗井液缸下部内侧与洗井阀的下部外侧设有空环，所述洗井液缸的缸体径向设有洗井进液孔；所述洗井液缸下部螺纹密封连接洗井阀座，所述洗井阀座与洗井阀下端设有可开启的配合锥面，洗井阀在洗井液压力的作用下向上移动可开启上下的配合锥面形成洗井液的导液通道，所述洗井进液孔、洗井液缸下部内侧与洗井阀的下部外侧的所述空环和所述导液通道形成所述洗井进液通道；上述结构实现了在封配主体与封隔器之间进行洗井开关的安装连接。

为便于在洗井开关下侧配置液压封隔器，所述双用接头下部内周螺纹密封连接有中封管，所述洗井阀座向下延伸形成封隔器的封隔内管，所述中封管外壁与封隔内管之间的环空形成所述洗井通道，所述洗井通道与洗井进液通连通；所述洗井阀座外壁一体设有上压环，所述封隔内管外周依次套设有两圈以上的胶筒，相邻胶筒之间通过隔环分隔，最后一圈胶筒下部的封隔内管外壁套设有下压环，所述下压环下部设有座封液缸组件，所述封隔内管下部设有下阀座，所述防返串的单向阀设置在下阀座下部。

为便于下注水通道与洗井通道的连通，所述双通连管对应洗井液缸内腔的外壁一体设有与双用接头封密配合的突环，所述突环轴向设有1—4个月牙形通道，所述中封管的径向设有与洗井通道连通的径向孔，所述双通连管下部与中封管之间设有环空，并且双通连管向下延伸至中封管径向孔的下方且与中封管密封配合；相邻月牙形通道之间的径向设有连通孔一，所述连通孔一对应双用接头的径向同心设有连通孔二，所述连通孔二与洗井液缸的内腔连通。上述结构中，座封时，液压封隔器在座封液缸的作用下，下压环上移，胶筒被压缩后与井壁接触密封，同时洗井阀在中心油管内液压及上弹簧的作用下下移，将洗井进液通道堵住。

为便于实现封隔器的可靠座封，所述座封液缸组件包括上液缸，所述上液缸上端滑动密封套设于中封管下部外壁，所述上液缸内设有上活塞，所述上活塞内部与中封管下端螺纹固定，所述上活塞上侧中封管径向设有与上液压缸上腔连通的连通孔三；所述上活塞下部一体设有上活塞杆，所述上活塞杆的下部外周滑动密封设有下液缸，所述下液缸缸体上端与上液缸的缸体下部配合抵靠，所述下液缸内配合设有下活塞，下活塞下部一体连接有下活塞杆，所述下活塞杆下部一体设有下接头，所述上活塞的活塞杆对应下液缸上腔的径向设有连通孔四， 所述上液缸上部抵靠设有外锁套，所述外锁套上部与下压环外侧固定，外锁套上部连接端的下侧内壁与下阀座下部外壁导向配合并设有防座销钉，所述外锁套与中封管之间设有锁紧机构。本发明的座封液缸组件由上述两套液缸构成，上液缸内的上活塞杆与下液缸配合连接，下液缸与上液缸对应端相互抵靠，座封时液体从连通三和连通孔四同时进入上液缸和下液缸的上腔同步推动上液缸和下液缸向上移动，再推动外锁套同步上移实现封隔器的可靠座封；封隔器座封后，所述外锁套上的洗井液出孔与洗井通道对应连通。

为便于隔封器座封后防止封隔器意外解封，使封隔器意外解封后不动管柱再次座封，所述锁紧机构包括外锁套内设置的卡簧，所述卡簧上部外侧设有弹性卡爪，所述外锁套内壁设有一段锁齿，所述外锁套在封隔液缸的推动下上移时弹性卡爪与锁齿单向锁固以防止外锁套向下回移，所述卡簧内侧设有卡支座，所述卡支座上部与下阀座下端固定并提供与下阀环弹性抵靠的端面，所述卡簧下部与卡支座固定，所述卡支座与封中管滑动配合，所述卡支座内设有用于径向抵靠弹性卡爪的三角形锁块，所述三角形锁块滑动抵靠在封中管外壁，所述锁块下侧的封中管外周设有解锁凹槽。本结构的锁紧机构，上外锁套向上移动并挤压胶套与井壁座封过程中，锁齿与弹性卡爪向上锁紧，在三角形锁块的顶推作用下，锁齿牢牢的将锁套锁固，防止封隔器解封；另外，当需要解封时，上提中心油管，洗井液缸与双用接头连接处的C形卡簧和解封销钉的固定连接失效，封中管上移使三角形锁块落入解锁凹槽中，弹性卡爪与锁齿之间的锁紧作用解除，同时封隔器顺利解封；再次座封时C形卡簧将洗井液缸与双用接头连接，解封载荷为C形卡簧的锁紧力。

为便于封隔器下部油套环空进行洗井后，下阀环能迅速关闭，下阀环与卡支座顶端设有下弹簧，所述防返串的单向阀包括下阀环，所述下阀环与卡支座顶端设有下弹簧，下阀环与下阀座之间设有环空，当洗井通道的液压克服下弹簧弹力下阀座下移，下阀座与下阀环的配合斜面顶开以开启导向通道，下阀座下部周向设有若干径向连孔，所述外锁套对应的位置设有与径向连孔连通的洗井液出孔。当洗井通道的液压克服下弹簧弹力下阀座下移，下阀座与下阀环的配合斜面顶开以开启洗井通道，停止洗井时下阀环在弹簧和液力作用下关闭，防止下地层液返串至洗井通道内。

为便于集成控制仓的密封连接及控制部件及连接线路的安全安装，所述集成控制仓包括上接头、活塞环和仓外壳，所述活塞环的环体轴向密封贯穿有钢管线缆，所述集成控制仓内还设有集成控制芯板和电源，所述集成控制芯板分别与两测调控制元件连接，用于控制上配水机构和下配水机构的动作，采集通过两配水机构的流量、注入压力等各项配水参数。

本发明的结构中，所有的监控元件及控制部件均集中密封于集成控制仓内，所有控制线缆均从钢管线缆统一进出，并从井下传输到地面，实现控制和检测数据与地面的传输。

为保证两个配水机构相对独立的工作，所述封配主体上端内周和外周分别螺纹密封连接上接头和仓外壳，所述封配主体的环形周壁内分别设有用于安装上配水机构和下配水机构的主偏心孔一和主偏心孔二，所述上配水机构和下配水机构分别设置于主偏心孔一和主偏心孔二内，所述上配水机构和下水嘴机构分别通过正反旋转进行开度大小的调节。

为便于实现水嘴机构开关量的调节，所述主偏心孔一内和主偏心孔二内分别螺纹连接有驱动外套，所述驱动外套内滑动连接有动力套，所述动力套内通过驱动键连接有用于轴向驱动动力套滑动的驱动电机，所述驱动电机安装于仓外壳与上接头之间的环空内并与电池和集成控制芯板连接，所述动力套下端固定套接有空心的驱动轴，所述驱动轴下端设有用于固定安装水嘴的内孔，所述水嘴另一端伸出驱动轴内孔外端的周向设有侧向出水口，所述水嘴的外周滑动配合套设有用于调节侧向出水口开关大小的嘴套，所述嘴套分别对应固定于主偏心孔一和主偏心孔二的内部，所述主偏心孔一和主偏心孔二的末端分别设有与封配主体中心的液流通道连通的上进液流道和下进液流道，所述主偏心孔一内的水嘴的侧向出水口对应的封配主体内设有与封隔器上侧的地层连接的上配水出液孔，所述主偏心孔二内的水嘴的侧向出水口对应的封配主体内设置下配水出液孔，所述下配水出液孔与洗井通道连通。本发明的两个配水机构分别设置在主偏心孔一和主偏心孔二内，进液液流分别通过各自的进液通道与各自的水嘴连通，出液液流分别通过出液通道一和出液通道二通向上侧地层和下侧地层，实现同时分层注水。配水机构中，驱动电机通过控制芯板的控制指令可以驱动动力套正或反转，动力套带动驱动轴转动，动力套与丝套螺纹旋接，使驱动轴上下移动，带动水嘴上下移动，水嘴相对嘴套移动时，可以调节水嘴侧向出水口的开度大小或开关侧向出水口，从而实现向地层注水量的调节。

为便于测量和调控上配水机构配水参数，与与主偏心孔一平行的封配主体内分别设有上嘴前导压孔和上嘴后导压孔，所述上嘴前导压孔与上进液流道连通，所述上嘴后导压孔与上配水出液孔连通，所述上嘴前导压孔和上嘴后导压孔内设有压力计一和压力计二，所述上进液流道内还连通有流量测试孔一用于测量上配水机构内液流的流量，所述流量测试孔一内设有接触式流量计一和流量探头一，所述接触式流量计一与集成控制芯板传输连接；为便于测量和调控下配水机构配水参数，与主偏心孔二平行的封配主体内设有下嘴后导压孔，所述下嘴后导压孔与出液通道二连通，所述下嘴后导压孔内设有压力计三，所述下进液流道还连通有流量测试孔二用于测量下水嘴机构内液流的流量，所述流量测试孔二内设有接触式流量计二和流量探头二，所述接触式流量计二与控制芯板传输连接。本发明的上述流量和压力元件，分别与集成控制芯板连接，通过调整上配水机构和下配水机构改变注入量，测取的各地层压力，可及时确诊两地层的封隔情况。

为防止注入上侧地层的水反流，所述封配主体内对应上配水出液孔的地层出液口设有单向出液阀。

附图说明

图1为本发明的液压封隔型井下集成智控配注装置的结构示意图。

图2为封配主体内上配水机构的展开局部放大图。

图3为图1中B-B沿的局部剖面图。

图4为封配主体内下配水机构的展开局部放大图。

图5为图1中沿C-C的局部剖面图。

图6为图1中D处的局部放大图。

图7为图6中沿E-E的局部剖面图。

其中，1上接头；2钢管线缆；3密封压帽；4活塞环；5止转销；6锁环；7仓外壳；8电池；9驱动电机；10螺栓；11卡套；12驱动键；13封配主体；13-1 上嘴进液口；13-2上进液流道；13-3径向连孔；13-4上嘴座流道；13-5流量测试孔一；13-6上嘴前导压孔；13-7上嘴后导压孔；13-8上配水出液孔; 13-9下嘴进液口；13-10下进液流道；13-11径向连孔；13-12下嘴座流道；13-13径向连孔；13-14 下配水出液孔；13-15下嘴后导压孔；13-16流量测试孔二； 14上配水机构；15下配水机构；16驱动外套；17动力套；18压力计二；19限位环；20驱动轴；21螺钉；22活动套；23上弹簧；24丝套；25下弹簧；26上水嘴；26-1侧出水口；27密封圈；28嘴套；29密封圈；30密封圈；31堵头；32压力计一；33接触式流量计一；33-1连接线；33-2流量探头一；34单向出液阀一；35导流帽；36长驱动套；37长动力套；38驱动轴；39下水嘴；39-1侧出水口；40下嘴套；41接触式流量计二；42压力计三；42-1连接线；43双用接头；43-1连通孔二； 44双通连管；44-1定位台阶；44-2连通孔一； 44-3月牙通道；45导液环空； 46解封销钉； 47 C型卡簧； 48洗井液缸；48-1洗井液进孔 49上弹簧； 50洗井阀； 51中封管；51-1径向孔；51-2定位台阶；51-3连通孔三；51-4解锁凹槽； 52洗井阀座；52-1上压环； 52-2封隔内管； 53隔环； 54胶筒； 55 下压环； 56下阀座；56-1径向孔；57防座销钉； 58下阀环； 59下弹簧； 60外锁套；60-1洗井液出口； 61卡支座； 62卡簧； 63三角形锁块； 64上液缸； 65上活塞；65-1上活塞杆；65-2连通孔四； 66下液缸； 67下活塞； 68下接头； 69洗井通道。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-图7所示为本发明的液压封隔型井下集成智控配注装置，包括上接头1，上接头1外周设有集成控制仓，集成控制仓下部与封配主体13外周密封连接，上接头1的下部与封配主体13上部内周螺纹密封连接，封配主体13内设有上配水机构14下配水机构15，封配主体13下部设有液压封隔器，液压封隔器内设有洗井通道69，上配水机构14的出液口与封隔器上侧的地层连通；下配水机构15的出水端与洗井通道69连通，洗井通道69上部设有洗井开关，洗井通道69的下部设有洗井液出口60-1，洗井液出口60-1与洗井通道69之间设有防返串的单向阀。

为便于实现下层注水通道和洗井通道的分时使用，封配主体13下侧外周螺纹密封连接有双用接头43，封配主体13下侧内周设有双通连管44，洗井开关包括洗井液缸48、上弹簧49、洗井阀50和洗井阀座52，洗井液缸48密封设置于双用接头43下部外周并且上部与双通连管44通过C形卡簧47和解封销钉46固定；洗井液缸48内设有上弹簧，上弹簧下部设置洗井阀50，洗井阀50滑动密封套设于洗井液缸48与双用接头43之间，洗井液缸48下部内侧与洗井阀50的下部外侧设有空环，洗井液缸48的缸体径向设有洗井进液孔48-1；洗井液缸48下部螺纹密封连接洗井阀座52，洗井阀座52与洗井阀50下端设有可开启的配合锥面，洗井阀50在洗井液压力的作用下向上移动可开启上下的配合锥面形成洗井液的导液通道，洗井进液孔49-1、洗井液缸下部内侧与洗井阀的下部外侧的空环和导液通道形成上述洗井进液通道； 双用接头43下部内周螺纹密封连接有中封管51，洗井阀座52向下延伸形成封隔器的封隔内管52-2，中封管51外壁与封隔内管52-2之间的环空形成洗井通道69，洗井通道69与洗井进液通连通；洗井阀座52外壁一体设有上压环52-1，封隔内管52-2外周依次套设有两圈以上的胶筒54，相邻胶筒54之间通过隔环53分隔，最后一圈胶筒54下部的封隔内管外壁套设有下压环55，下压环55下部设有座封液缸组件，封隔内管52-2下部设有下阀座56，防返串的单向阀设置在下阀座56下部；双通连管44对应洗井液缸48内腔的外壁一体设有与双用接头43封密配合的突环，突环轴向设有1-4个月牙形通道42-3，中封管51的径向设有与洗井通道69连通的径向孔51-1，双通连管44下部与中封管51之间设有环空，并且双通连管44向下延伸至中封管径向孔51-1的下方且与中封管51密封配合；相邻月牙形通道42-3之间的径向设有连通孔一42-2，连通孔一42-2对应双用接头43的径向同心设有连通孔二43-1，连通孔二43-1与洗井液缸48的内腔连通。

本发明的上述结构中，座封时，液压封隔器在座封液缸的作用下，推动下压环55上移，胶筒54被压缩后与井壁座封，同时洗井阀50在中心油管内液压及上弹簧49的作用下下移，洗井阀50与洗井阀座52的锥形通道关闭，将洗井进液孔48-1的来水堵住，防止相邻地层液互串；座封后向两地层注水时，上配水机构向封隔器胶筒的上层注水，下配水机构的出水从下配水出液孔13-14流入双用接头43与双通连管44的环空后，经月牙通道44-3、双通连管44与中封管51的环空、径向孔51-1进入洗井通道69，顶开下环阀58经下部的洗井液出液口60-1进入地层，实现对下层的注水；当需要对上部地层和下部地层的井壁进行清洗时，洗井液从井口油套环空进入，当洗井液从洗井液进液孔48-1进入，顶开洗井阀50、下环阀58，经下部的洗井液出液口60-1顺利进入下层的油套环空，并且从管柱的底部进入装置中心道通后再经上部油管返回井口，形成一个完整的洗井循环过程。

为便于实现封隔器的可靠座封，座封液缸组件包括上液缸64，上液缸64上端滑动密封套设于中封管51下部外壁，上液缸64内设有上活塞65，上活塞65内部与中封管51下端螺纹固定，上活塞65上侧的中封管径向设有与上液压缸64的上腔连通的连通孔三51-3；当座封液体从连通孔三进入上液缸的上腔后可推动上液缸及与其固定连接部件向上移动；上活塞65下部一体设有上活塞杆65-1，上活塞杆65-1的下部外周滑动密封设有下液缸67，下液缸67缸体上端与上液缸64的缸体下部配合抵靠，下液缸67内配合设有下活塞67，下活塞69下部一体连接有下活塞杆，下活塞杆下部一体设有下接头68，上活塞杆65-1对应下液缸66上腔的径向设有连通孔四65-2，上液缸上部抵靠设有外锁套60，外锁套60上部与下压环55外侧固定，外锁套60上部连接端的下侧内壁与下阀座56下部外壁导向配合并设有防座销钉57，外锁套60与中封管51之间设有锁紧机构。本发明的座封液缸组件由上两套液缸构成，上液缸内的上活塞杆6-15与下液缸67配合连接，下液缸67与上液缸64对应端相互抵靠，座封时液体上连通孔三51-3和连通孔四65-2同时进入上液缸64和下液缸66的上腔同步推动上液缸64和下液缸66向上移动，再推动外锁套60同步上移实现封隔器的可靠座封。

为便于隔封器座封后防止封隔器意外解封，锁紧机构包括外锁套60内设置的卡簧62，卡簧62上部外侧设有弹性卡爪，外锁套60内壁设有一段锁齿，外锁套60在封隔液缸的推动下上移时弹性卡爪与锁齿单向锁固以防止外锁套60向下回移，卡簧62内侧设有卡支座61，卡支座61上部与下阀座56下端固定并提供与下阀环58弹性抵靠的端面，卡簧62下部与卡支座61固定，卡支座61与封中管51滑动配合，卡支座61内设有用于径向抵靠弹性卡爪的三角形锁块63，三角形锁块63滑动抵靠在封中管51外壁，三角形锁块63下侧的封中管51外周设有解锁凹槽51-4。本结构的锁紧机构，当外锁套60向上移动并挤压胶套54与井壁座封过程中，锁齿与弹性卡爪向上锁紧，在三角形锁块63的顶推作用下，锁齿牢牢的将外锁套锁固，防止封隔器解封；另外，当需要解封时，上提中心油管，洗井液缸58与双用接头43连接处的C形卡簧47和解封销钉46的固定连接失效，封中管51上移使三角形锁块63落入解锁凹槽51-4中，弹性卡爪与锁齿之间的锁紧作用解除，同时封隔器顺利解封。

为便于洗井液顺利进入下部地层进行洗井，下阀环58与卡支座61顶端设有下弹簧59，下阀环58与下阀座56之间设有环空，当洗井通道的液压克服下弹簧59弹力下阀环58下移，下阀座56与下阀环58的配合斜面顶开以开启导向通道，下阀座56下部周向设有若干径向孔56-1，外锁套60对应的位置设有与径向孔56-1连通的洗井液出孔60-1。当洗井液从井口的油套注入上部井管后，从洗井液进孔56-1进入洗井通道69，液压向下顶开下阀环58，导向通道打开，因封隔器座封时，外锁套60上移后，洗井液出孔60-1也随之上移，并与导向通道连通，使洗井液顺利流入下层油套环空中，实现上层和下层井筒的洗井过程，洗井后的返出液从底部油管入口沿中心通道返回至地面。

为便于集成控制仓的密封连接及控制部件及连接线路的安全安装，本发明的集成控制仓包括环空套接上接头1外周的仓外壳7，仓外壳7上端内周与上接头1外周密封设有活塞环4，仓外壳7与活塞环4之间设有径向的止转销5，活塞环4的环体轴向密封设有伸出仓外壳7与上接头1环空的钢管线缆2，该钢管线缆2用于井下与井上数据的交换与控制连接，钢管线缆2与活塞环4的贯穿孔两端分别通过螺纹连接的密封压帽3连接，钢管线缆2与活塞环4之间还设有防止钢管线缆2串动的锁环6，仓外壳7内设有控制芯板和电池8，控制芯板分别与各测调控制元件连接，用于控制上配水机构14和下配水机构15的动作。本发明的结构中，集成控制仓的所有控制线缆均从钢管线缆统一进出，并从油套传输到地面，实现控制和检测数据与地面的传输。

为保证两个配水机构相对独立的工作，封配主体13上端内周和外周分别螺纹密封连接上接头1和仓外壳7，封配主体13的两个半环形周壁内分别设有用于安装上配水机构14和下配水机构15的主偏心孔一和主偏心孔二。

如图2所示，其中上配水机构包括与主偏心孔一内螺纹密封连接的驱动外套16，该驱动外套16内滑动密封连接有动力套17，动力套17内通过驱动键12连接有用于驱动动力套17转动的驱动电机9，驱动电机9安装于仓外壳7与上接头1之间的环空内并与电池8和控制芯板通过连接线连接，动力套17下端套接有实心的驱动轴20，驱动轴20下端设有用于固定安装上水嘴26的内孔，并且外周通过密封圈27与驱动轴内孔密封配合，上水嘴26另一端伸出驱动轴内孔外端的周向设有侧向出水口26-1，上水嘴26的外周动配合套设有用于调节侧向出水口26-1开关大小的嘴套28，嘴套28固定密封于主偏心孔一的内部，主偏心孔一的末端设有与封配主体13中心的液流通道连通的进液通道，本实施例中，该进液通道由以下几部分组成：封配主体13内与嘴座连通的轴向设置的上嘴座流道13-4，与上嘴座流道13-4垂直连通的径向连孔13-3，与径向连孔13-3垂直并连通的上进液流道13-2，和与上进液流道13-2连通的上嘴进液口13-1，上嘴进液口13-1与封配主体的中心通道连通。上水嘴26的侧向出水口26-1对应的封配主体13内设有与封隔器上侧的地层连接的上配水出液孔13-8；为防止注入地层的水反流，如图3所示，上配水出液孔的地层出液口设有单向出液阀一34，单向出液阀一34的出口还设有导流帽35。本发明的上配水机构，驱动电机9从控制芯板获得地面的控制信号，驱动动力套17正（或反）向转动，动力套17带动驱动轴20轴向移动，驱动轴上的上水嘴26轴向移动，并且侧向出水口相对进出嘴套，当上水嘴26向下移动时侧出水口26-1逐渐进入嘴套内，侧出水口逐渐变小，直到关闭，当驱动轴20带动上水嘴逐渐向上移动时，侧出水口从嘴套中移出并且开度逐渐变大，直到开到最大，通过上述动作实现上水嘴测出水口的开关和开度调节，从而可以调节经上水嘴向地层的注水量。主偏心孔一内设置了限位扶下机构，在驱动外套16与驱动轴20之间设置限位环19，该限位环19与驱动外套16之间通过径向设置的螺钉21固定，限位环19作用：一是扶正驱动轴20在一定范围内的轴向滑动，二是上弹簧23的支座；在驱动轴20中部螺纹的上端设置活动套22、上弹簧23，在丝套24的下端设置下弹簧25，其作用是防止驱动轴20上、下移动与刚性端面并紧及复位机构。

同样地，如图4和图5所示，本实施的下配水机构包括与主偏心孔二内螺纹密封连接的长驱动外套36，该长驱动外套36内动密封连接有长动力套37，长动力套37内通过驱动键连接有用于驱动长动力套37转动的驱动电机9，驱动电机9安装于仓外壳7与上接头1之间的环空内并与电池8和控制芯板通过连接线连接，长动力套37下端固定套接有实心的驱动轴38，驱动轴38下端设有用于固定安装下水嘴39的内孔，下水嘴39另一端伸出驱动轴38内孔外端的周向设有侧向出水口39-1，下水嘴39的外周动配合套设有用于调节侧向出水口39-1开关大小的嘴套40，嘴套40固定密封于主偏心孔二的内部，主偏心孔二的末端设有与封配主体13中心的液流通道连通的进液通道，主偏心孔二内也同样设置了限位扶下机构。本实施例中，该进液通道由以下几部分组成：封配主体13内与嘴套连通的轴向设置的下嘴座流道13-12，与下嘴座流道13-12垂直连通的径向连孔13-11，与径向连孔13-11垂直并连通的下进液流道13-10，与下进液流道13-10连通的下嘴进液口13-9，下嘴进液口13-9与封配主体13的中心通道连通。下水嘴39的侧向出水口39-1对应的封配主体13内设有经径向连孔13-13与导液环空45连通的下配水出液孔13-14，并经月牙形通道44-2、径向孔51-1然后借用下部的洗道通道69与下部地层连通。

本发明的两个配水机构分别设置在主偏心孔和主偏心孔二内，进液液流分别通过各自的进液通道与各自的水嘴连通，出液液流分别通过上配水出液孔13-8和下配水出液孔13-14通向上侧地层和下侧地层，实现同时分层注水。配水机构中，驱动电机通过控制芯板的控制指令可以驱动动力套转动，动力套带动驱动轴转动，驱动轴在丝套作用下带动水嘴移动，水嘴相对嘴套移动时，可以调节侧向出水口的开度大小或开关侧向出水口，从而实现向地层注水量的调节。

与主偏心孔一平行的封配主体13内分别设有上嘴前导压孔13-6和上嘴后导压孔13-7，上嘴前导压孔13-6与上进液流道13-2连通，也就是经过上进液流道13-2和上嘴进液口13-1与封配主体13的中心通道连通，为便于在封配主体内孔的加工，上进液流道13-2的末端贯穿至封配主体13的下端面，并通过堵头31和密封圈30封堵；上嘴前导压孔13-6与上进液流道13-2同轴连通，并贯穿至封配主体13的前端面，上嘴后导压孔13-7与上配水出液孔连通，上嘴前导压孔13-6和上嘴后导压孔13-7内设有压力计一32和压力计二18，压力主一和压力计二分别从集成控制仓内安装，主偏心孔一对应的封配主体半环形周壁内还设有流量测试孔一13-5用于测量对应水嘴内液流的流量，流量测试孔一13-5内设有接触式流量计一33和流量探头一33-2，流量测试孔一13-5也同样贯穿至封醉主体13的前端面，以便于流量计的控制连接及连接线33-1从集成控制仓与控制芯板连接。

为便于监控下层注水参数，与主偏心孔二平行的封配主体内设有下嘴后导压孔13-15，下嘴后导压孔13-15与下配水出液孔13-14连通，下嘴后导压孔13-15内设有压力计三42，主偏心孔二对应的封配主体半环形周壁内还设有流量测试孔二13-16用于测量对应的水嘴内液流的流量，流量测试孔二13-16内设有接触式流量计二41和流量探头二41-2，接触式流量计二41与控制芯板通过连接线41-1传输连接。

本发明的液压封隔型井下集成智控配注装置中，封隔器座封时，封隔主体13内的配水机构的可调水嘴关闭，油管内的座封液体经上接头1中心通道、封配主体13的中心通道、双通连管44的中心通道和中封管51的中心通道分别经连通孔三51-3和连通孔四65-2进入上液缸和下液缸的上腔，两液缸共同推动外锁套上移，胶筒54被压缩膨胀后与井筒座封；并通过锁紧机构实现锁紧功能防止外锁套下移解封；解封时，从井口上提管柱，中封管上移，C形卡簧47和解封销钉46处的锁紧连接失效，中封管51上移后三角形锁块63落入解锁凹槽中51-4中，弹性卡爪和外锁套60的锁齿解锁，外锁套60下移，封隔器解封。封隔器座封后，可以通过地上控制操作上配水机构和下配水机构分别向上侧地层和下侧地层注水，同时适时监测注水参数，及时反馈和调整各注水参数；当需要洗井时配水机构的各水嘴关闭，洗井液从井口的油套环空注入上层井筒，从洗井液进口48-1进入洗井通道69，再从洗井液出口60-1进入下层井筒，最后从底部油管进口经中心通道上部油管返回地面，完成一个洗井循环。本结构的装置中，下注水通道和洗井进液分时借用封隔器的内部洗井通道69，实现一趟管柱可以分别封隔座封、分层注水和上下层洗井功能，提高装置的利用率，降低井下工具的启下次数。

采用本实施例的液压封隔型井下集成智控配注装置一台与油管连接可以形成一级二段分注管柱，具体为上部油管与本实施例装置的上接头连接，下部油管与本实施例的装置的下接头连接，下部油管的底部依次连接固定阀、筛管和丝堵等，上钢管电缆2与其它智能工具连接或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；座封：地面发指令，使上配水机构和下配水机构的水嘴关闭，从油管内加压，动力液经连通孔一、连通孔二进入洗井阀上部的洗井油缸内，动力液与上弹簧共同作用下，将洗井阀下推，洗井阀将洗井液进孔堵住，同时动力液从连通孔三和连通孔三四进入上液缸和下液缸上部环空，推动外锁套上移，封隔器座封。测试调配：接触式流量计一33、和接触式流量计二41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、驱动电机9的驱动水嘴向下移动、侧出水口逐渐关小，若小于配注量则发出开启指令、驱动电机9驱动水嘴向上移动、侧出水口逐渐开大；验封，集成控制仓内的压力计一32、压力计二18和压力计三42实时采集或存储数据，根据各压力变化情况及时诊断封隔器的工作状态；井下流量校验，两层流量计下入井中，定位在双通连管的内台阶44-1，与本发明2的两个层入口对应，根据测试结果进行校正；洗井：洗井液从井口的油套进入，经洗井液进口48-1、洗井通道69，洗井液出口60-1进入下层井套环空，从管柱底部进入管内，最后经中心通道上部油管返回地面，完成一个洗井循环。注水井停注后：注地层液回吐时下环阀58关闭，防止下层高压注入液回吐到上层。

Claims (10)

1.一种液压封隔型井下集成智控配注装置，包括上接头，其特征在于，所述上接头外周设有集成控制仓，所述集成控制仓下部与封配主体外周密封连接，所述上接头的下部与封配主体上部内周螺纹密封连接，所述封配主体内设有上配水机构和下配水机构，所述封配主体下部设有液压封隔器，所述液压封隔器内设有洗井通道，所述上配水机构的出液口与封隔器上侧的地层连通；所述下配水机构的出水端与洗井通道连通，所述洗井通道上部设有洗井开关，所述洗井通道的下部设有洗井液出口，所述洗井液出口与洗井通道之间设有防返串的单向阀。

2.根据权利要求1所述的液压封隔型井下集成智控配注装置，其特征在于，所述封配主体下侧外周螺纹密封连接有双用接头，所述封配主体下侧内周设有双通连管，所述洗井开关包括洗井液缸、上弹簧、洗井阀和洗井阀座，所述洗井液缸密封设置于双用接头下部外周并且上部与双通连管通过C形卡簧和解封销钉固定；所述洗井液缸内设有上弹簧，所述上弹簧下部设置洗井阀，所述洗井阀滑动密封套设于洗井液缸与双用接头之间，所述洗井液缸下部内侧与洗井阀的下部外侧设有空环，所述洗井液缸的缸体径向设有洗井进液孔，

所述洗井液缸下部螺纹密封连接洗井阀座，所述洗井阀座与洗井阀下端设有可开启的配合锥面，洗井阀在洗井液压力的作用下向上移动可开启上下的配合锥面形成洗井液的导液通道，所述洗井进液孔、洗井液缸下部内侧与洗井阀的下部外侧的所述空环和所述导液通道形成所述洗井进液通道；

所述双用接头下部内周螺纹密封连接有中封管，所述洗井阀座向下延伸形成封隔器的封隔内管，所述中封管外壁与封隔内管之间的环空形成所述洗井通道，所述洗井通道与洗井进液通连通；所述洗井阀座外壁一体设有上压环，所述封隔内管外周依次套设有两圈以上的胶筒，相邻胶筒之间通过隔环分隔，最后一圈胶筒下部的封隔内管外壁套设有下压环，所述下压环下部设有座封液缸组件，所述封隔内管下部设有下阀座，所述防返串的单向阀设置在下阀座下部；

所述双通连管对应洗井液缸内腔的外壁一体设有与双用接头封密配合的突环，所述突环轴向设有三至四个月牙形通道，所述中封管的径向设有与洗井通道连通的径向孔，所述双通连管下部与中封管之间设有环空，并且双通连管向下延伸至中封管径向孔的下方且与中封管密封配合；相邻月牙形通道之间的径向设有连通孔一，所述连通孔一对应双用接头的径向同心设有连通孔二，所述连通孔二与洗井液缸的内腔连通。

3.根据权利要求2所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述座封液缸组件包括上液缸，所述上液缸上端滑动密封套设于中封管下部外壁，所述上液缸内设有上活塞，所述上活塞内部与中封管下端螺纹固定，所述上活塞上侧中封管径向设有与上液压缸上腔连通的连通孔三；所述上活塞下部一体设有上活塞杆，所述上活塞杆的下部外周滑动密封设有下液缸，所述下液缸缸体上端与上液缸的缸体下部配合抵靠，所述下液缸内配合设有下活塞，下活塞下部一体连接有下活塞杆，所述下活塞杆，所述上活塞下部一体设有下接头，所述上活塞的活塞杆对应下液缸上腔的径向设有连通孔四， 所述上液缸上部抵靠设有外锁套，所述外锁套上部与下压环外侧固定，外锁套上部连接端的下侧内壁与下阀座下部外壁导向配合并设有防座销钉，所述外锁套与中封管之间设有锁紧机构。

4.根据权利要求3所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述锁紧机构包括外锁套内设置的卡簧，所述卡簧上部外侧设有弹性卡爪，所述外锁套内壁设有一段锁齿，所述外锁套在封隔液缸的推动下上移时弹性卡爪与锁齿单向锁固以防止外锁套向下回移，所述卡簧内侧设有卡支座，所述卡支座上部与下阀座下端固定并提供与下阀环弹性抵靠的端面，所述卡簧下部与卡支座固定，所述卡支座内设有用于径向抵靠弹性卡爪的三角形锁块，所述卡支座与封中管滑动配合，所述三角形锁块滑动抵靠在封中管外壁，所述锁块下侧的封中管外周设有解锁凹槽。

5.根据权利要求4所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述防返串的单向阀包括下阀环，所述下阀环与卡支座顶端设有下弹簧，下阀环与下阀座之间设有环空，当洗井通道的液压克服下弹簧弹力下阀座下移，下阀座与下阀环的配合斜面顶开以开启导向通道，下阀座下部周向设有若干径向连孔，所述外锁套对应的位置设有与径向连孔连通的洗井液出孔。

6.根据权利要求1—5任一项所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述集成控制仓包括上接头、活塞环和仓外壳，所述活塞环的环体轴向密封贯穿有钢管线缆，所述集成控制仓内还设有集成控制芯板和电源，所述集成控制芯板分别分别与两测调控制元件连接，用于控制上配水机构和下配水机构的动作，采集两配水机构的各项配水参数。

7.根据权利要求6所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述封配主体上端内周和外周分别螺纹密封连接上接头和仓外壳，所述封配主体的环形周壁内分别设有用于安装上配水机构和下配水机构的主偏心孔一和主偏心孔二，所述上配水机构和下配水机构分别设置于主偏心孔一和主偏心孔二内，所述上配水机构和下水嘴机构分别通过正反旋转进行开度大小的调节。

8.根据权利要求7所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述主偏心孔一内和主偏心孔二内分别螺纹连接有驱动外套，所述驱动外套内动连接有动力套，所述动力套内通过驱动键连接有用于驱动动力套转动的驱动电机，所述驱动电机安装于仓外壳与上接头之间的环空内并与电池和集成控制芯板连接，所述动力套下端固定套接有实心的驱动轴，所述驱动轴下端设有用于固定安装水嘴的内孔，所述水嘴另一端伸出驱动轴内孔外端的周向设有侧向出水口，所述水嘴的外周动配合套设有用于调节侧向出水口开关大小的嘴套，所述嘴套分别对应固定于主偏心孔一和主偏心孔二的内部，所述主偏心孔一和主偏心孔二的末端分别设有与封配主体中心的液流通道连通的上进液流道和下进液流道，所述主偏心孔一内水嘴的侧向出水口对应的封配主体内设有与封隔器上侧的地层连接的上配水出液孔，所述主偏心孔二内水嘴的侧向出水口对应的封配主体内设置下配水出液孔。

9.根据权利要求8所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，与主偏心孔一平行的封配主体内分别设有上嘴前导压孔和上嘴后导压孔，所述上嘴前导压孔与上进液流道连通，所述上嘴后导压孔与上配水出液孔连通，所述上嘴前导压孔和上嘴后导压孔内设有压力计一和压力计二，所述上进液流道内还连通有流量测试孔一用于测量上配水机构内液流的流量，所述流量测试孔一内设有接触式流量计一和流量探头一，所述接触式流量计一与集成控制芯板传输连接；

与主偏心孔二平行的封配主体内设有下嘴后导压孔，所述下嘴后导压孔与出液通道二连通，所述下嘴后导压孔内设有压力计三，所述下进液流道还连通有流量测试孔二用于测量下水嘴机构内液流的流量，所述流量测试孔二内设有接触式流量计二和流量探头二，所述接触式流量计二与控制芯板传输连接。

10.根据权利要求7所述的井下智控式集成配注装置，其特征在于，所述封配主体内对应上配水出液孔的地层出液口设有单向出液阀。