CN111648750A - 井下电液组控智能完井系统及其自适应测调方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种井下电液组控智能完井系统及其自适应测调方法，其中井下电液组控智能完井系统包括地面控制装置、两条液压控制管线、一条控制电缆及至少一井下注采工具；地面控制装置分别与两条液压控制管线及控制电缆连接，以控制液压油经两条液压控制管线的输出与输入以及控制信息经控制电缆的传输；至少一井下注采工具由上至下依序装设于位于井下的分层注采管柱，并对应至少一注采层位处；两条液压控制管线沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具并联连接；控制电缆沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具串联连接。据此，不仅实现对多个生产层流量调节的无级调控，而且可有效缩短流量调节的时间并可确保流量调节的精准性。

Description

井下电液组控智能完井系统及其自适应测调方法

技术领域

本发明涉及油气井开采领域中的完井技术，尤其是涉及一种井下电液组控智能完井系统及其自适应测调方法。

背景技术

目前，智能完井系统按照操控方式通常分为纯液控式和纯电控式两种。

液控式智能完井系统通常包括地面信号发生及动力系统和井下控制系统。液控式智能完井系统的关键技术在于通过“n+1”型控制，也就是有几个井下多级流量调控装置，就对应有几条控制管线，外加一条公用的回压管线，井口穿越管线也会受到限制。此外，通过液压解码器利用三条液压管线可以实现最多六个生产层滑套的控制，流量控制阀最多可以实现11级的多级流量控制，液控式智能完井系统受控的层位和流量控制阀的控制档位有一定的限制，且在现场实施的过程中，采用液控式智能完井系统通过液压解码器进行层位控制，其信号传输比较慢，对于深井流量调节时间过长。

电控式智能完井系统通常包括远程控制系统、井口测控装置和电控智能配产器。电控智能配产器是电控式智能完井系统的核心工具，其流量控制主要由电机、行星齿轮、减速器和油嘴组成。采用电控式智能完井系统可实现无级调控，但电控智能配产器在井下调控流量级位时，需根据井下反馈信号确定流量调节级位，反馈时间不能与流量级位同步进行，从而影响流量调节的精度，且使用较长时间后容易出现结垢、锈蚀等现象，致使阀体运动阻力增大，而易出现井口流量判断误差变大的情况。

目前，智能完井系统无论纯液控式还是纯电控式，其井下工具管串是通过油管和管线直接与井口相连，因此在生产过程中，如果需要检泵、维修或出现控制管线拔断等故障，则需将井下工具全部提出才能进行检泵、维修作业，这将会浪费大量的人力、物力，并增加作业成本。

发明内容

本技术方案要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的上述技术问题提供一种通过两条控制管线和一条电缆即可远程控制井下多个生产层的流量调节的井下电液组控智能完井系统及其自适应测调方法，以此不仅可实现对多个生产层流量调节的无级调控，而且可有效缩短流量调节的时间，并可确保流量调节的精准性。

为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种井下电液组控智能完井系统，包括：地面控制装置、两条液压控制管线、一条控制电缆及至少一井下注采工具；其中该地面控制装置分别与两条液压控制管线及控制电缆连接，以控制液压油经两条液压控制管线的输出与输入以及控制信息经控制电缆的传输；该至少一井下注采工具由上至下依序装设于位于井下的分层注采管柱上，并对应至少一注采层位处；该两条液压控制管线沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具并联连接；该控制电缆沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具串联连接。以此，通过两条液压控制管线和一条控制电缆，地面控制装置即可远程控制装设于井下分层注采管柱上的至少一井下注采工具而实现对多个生产层流量调节的无级调控，并可有效缩短流量调节的时间，还可确保流量调节的精准性。

作为本技术方案的另一种实施，该地面控制装置包括：控制单元、油箱、增压泵以及与控制单元连接的第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第一压力传感器及第二压力传感器；该控制单元连接控制电缆；该油箱具有出油口及进油口，出油口通过液压管线连接增压泵；增压泵连接第一控制阀；增压泵的液压输出端连接两条液压控制管线，并于两条液压控制管线上分别设置第二控制阀及第三控制阀；由增压泵至第二控制阀及第三控制阀的方向上，于第二控制阀及第三控制阀之后的两条液压控制管线上分别设置有第一压力传感器及第二压力传感器，以及设置有与两条液压控制管线相连通的两条分支液压控制管线，该两条分支液压控制管线与进油口连接，并于两条分支液压控制管线上分别设置第四控制阀及第五控制阀；通过控制单元对第一至第五控制阀的控制以实现增压泵对液压油的增压输出，以及对两条液压控制管线和两条分支液压控制管线的分别导通或截止。

作为本技术方案的另一种实施，该井下注采工具是由装设于分层注采管柱上的采集传感器、电控解码器及液压齿轮式流量阀构成；两条液压控制管线的其中一条液压控制管线分别与各井下注采工具的电控解码器的第一电控解码器进口连接，另一条液压控制管线分别与各井下注采工具的电控解码器的第二电控解码器进口连接；各电控解码器的第一电控解码器出口通过液压管线与本层的液压齿轮式流量阀的开启接口连接，各电控解码器的第二电控解码器出口通过液压管线与本层的液压齿轮式流量阀的关闭接口连接；控制电缆先与最上层的井下注采工具的采集传感器连接，最上层的井下注采工具的采集传感器再通过电缆与本层的电控解码器连接，本层的电控解码器再通过电缆穿越过本层的液压齿轮式流量阀与下一层的井下注采工具的采集传感器连接，以此通过电缆由上至下对各层井下注采工具的采集传感器及电控解码器的依序串联以实现控制电缆对各井下注采工具的串联连接；各井下注采工具的电控解码器接收控制电缆传输的控制信息，以分别控制各电控解码器的第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口的导通或截止。据此，由控制电缆传输采集传感器采集的流体信息给地面控制装置以供其进行分析计算，并将控制信息传输给电控解码器以使其可导通或截止第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口，从而实现两条液压控制管线对液压齿轮式流量阀操控。

作为本技术方案的另一种实施，该采集传感器包括：压力传感器、温度传感器及流量传感器。以此可获取井下分层注采管柱内各层位流体的压力信息、温度信息及流量信息以传输给地面控制装置。

作为本技术方案的另一种实施，该电控解码器包括：驱动单元、移动轴、导通筒及数个密封环；驱动单元连接移动轴并通过接收控制信息能够驱动移动轴伸缩移动；导通筒内部具有供移动轴穿设移动的移动空间，且导通筒的一侧的侧壁开设有该第一电控解码器进口及该第二电控解码器进口，导通筒的另一侧的侧壁开设有该第一电控解码器出口及该第二电控解码器出口，且第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口错位设置；移动轴穿设于导通筒的移动空间内，数个密封环间隔距离环设于移动轴上，以将移动轴区隔出数个密封段，并使第一、第二电控解码器进口以及第一、第二电控解码器出口对应于不同的密封段；移动轴上对应于第一、第二电控解码器进口的密封段的直径小于移动空间的内径，以使移动轴被驱动移动时能够使第一电控解码器进口与第一电控解码器出口位于第一电控解码器进口对应的密封段，以及使第二电控解码器进口与第二电控解码器出口位于第二电控解码器进口对应的密封段，从而实现第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口的导通。

作为本技术方案的另一种实施，该液压齿轮式流量阀包括：主体、旋转套、滑动组件及传压组件；主体具有纵向通道和第一流孔，纵向通道与主体的外部经第一流孔连通；旋转套与第一流孔径向重叠，并适于在主体内周向转动且轴向锁定，且具有周向分布的数个第二流孔，数个第二流孔对应于多种流量；滑动组件适于在主体内轴向滑动，且设置有用以引导滑动组件周向转动一个步长的滑动轨道槽，滑动组件能够与旋转套对接并在对接时周向锁定；传压组件设置有适于在滑动轨道槽内滑动的销结构，且能够由液压制动在主体内轴向正滑动和反滑动；主体上设置有开启接口与关闭接口，以使由液压制动将传压组件进行正滑动或反滑动；其中，正滑动为首先推动传压组件从第一位置到挂载滑动组件，然后推动滑动组件与旋转套对接，并释放滑动组件，然后推动销结构沿滑动轨道槽移动，使得滑动组件周向正转一个步长，进而使得旋转套随之转动以调节与第一流孔连通的第二流孔，然后推动传压组件与滑动组件挂载；反滑动为首先从第二位置推动滑动组件与旋转套脱离，并释放滑动组件，然后推动销结构沿滑动轨道槽移动使得滑动组件周向反转一个步长，然后推动传压组件移动至第一位置。

作为本技术方案的另一种实施，井下电液组控智能完井系统还包括：井下对接工具；该井下对接工具包括：留井密封总成及留井对接总成；留井密封总成与井下顶部封隔器上端连接；留井对接总成能够活动的与留井密封总成上端对接；两条液压控制管线及控制电缆分别与留井对接总成上端的管线对接孔及电缆对接孔连接，并通过留井对接总成及留井密封总成内部管线及缆线的连接而与留井密封总成下端连接的两条留井液压控制管线及留井控制电缆实现管线导通和信息传输；两条留井液压控制管线沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具并联连接；留井控制电缆沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具串联连接。井下对接工具的使用可便于检泵及维修等工作的开展，并可避免控制管线拔断等故障的发生，而且能节省大量的人力、物力等作业成本。

为了解决上述技术问题，本技术方案还提供了一种井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法，步骤包括：

S1：地面控制装置通过控制电缆获取井下至少一注采层位处的井下注采工具所采集的分层注采管柱内的实际流体参数；

S2：地面控制装置根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及目标注采层位处的实际流体参数计算目标注采层位处的井下注采工具需要的流量开启级位；

S3：地面控制装置通过控制电缆向目标注采层位处的井下注采工具发出控制信息以开启井下注采工具的液压开关；

S4：地面控制装置通过两条液压控制管线向目标注采层位处的井下注采工具的液压开关反向循环泵送液压油，以关闭目标注采层位处的井下注采工具的级位调整功能；

S5：地面控制装置通过两条液压控制管线向目标注采层位处的井下注采工具的液压开关正向循环泵送液压油，以对目标注采层位处的井下注采工具调整一步开启级位；

S6：重复执行步骤S4及S5，直到目标注采层位处的井下注采工具的开启级位到达流量开启级位；

S7：地面控制装置通过控制电缆获取目标注采层位处的分层注采管柱内的实际流体参数并计算判断是否达到计划注采流体参数，如达到计划注采流体参数则关闭目标注采层位处的井下注采工具的液压开关，如未达到计划注采流体参数则再次执行步骤S2、S4至S6。

作为本技术方案的另一种实施，步骤S1中，井下注采工具是由装设于分层注采管柱上的采集传感器、电控解码器及液压齿轮式流量阀构成，地面控制装置是通过控制电缆获取井下至少一注采层位处的采集传感器所采集的分层注采管柱内的实际流体参数；

步骤S2中，地面控制装置是根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及目标注采层位处的实际流体参数计算目标注采层位处的液压齿轮式流量阀需要的流量开启级位；

步骤S3中，开启井下注采工具的液压开关的具体步骤为电控解码器的驱动单元接收到控制信息以驱动移动轴于导通筒内移动，从而使第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口导通；第一电控解码器出口通过液压管线与液压齿轮式流量阀的开启接口连接，第二电控解码器出口通过液压管线与液压齿轮式流量阀的关闭接口连接；

步骤S4中，向液压开关反向循环泵送液压油的具体步骤为两条液压控制管线分别连接电控解码器的第一电控解码器进口与第二电控解码器进口，地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第二电控解码器进口泵送液压油，液压油经第二电控解码器出口至液压齿轮式流量阀的关闭接口，以关闭液压齿轮式流量阀的级位调整功能，同时液压油经开启接口至第一电控解码器出口再至第一电控解码器进口流至另一条液压控制管线；

步骤S5中，向液压开关正向循环泵送液压油的具体步骤为地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第一电控解码器进口泵送液压油，液压油经第一电控解码器出口至液压齿轮式流量阀的开启接口，以对液压齿轮式流量阀调整一步开启级位，同时液压油经关闭接口至第二电控解码器出口再至第二电控解码器进口流至另一条液压控制管线。

作为本技术方案的另一种实施，于步骤S1前还包括步骤：与地面控制装置连接的控制电缆及两条液压控制管线是通过井下对接工具而与留井控制电缆及两条留井液压控制管线连接导通的，留井控制电缆及两条留井液压控制管线由上至下依序与井下至少一注采层位处的井下注采工具连接。

相较于现有的智能完井系统，本技术方案的有益技术效果主要体现在：

1、 地面控制装置通过两条液压控制管线和一条控制电缆即可远程控制井下多个生产层的井下注采工具，以实现各个生产层流量调节的无级调控，并可有效缩短流量调节的时间，还可确保流量调节的精准性；

2、采用电控解码器可实现不受层位的限制；

3、采用液压齿轮式流量阀可实现微步进自适应调控，且能够有效缩短流量调节时间；

4、 井下对接工具的使用便于检泵及维修等工作的开展，并可避免控制管线拔断等故障的发生，还可节省大量的人力、物力等作业成本；

5、 地面控制装置可实时采集井下数据，将数据自动分析与计算，且实现自适应调节，以确保井下流量调节达到最优状态。

附图说明

图1为本发明井下电液组控智能完井系统的结构示意图；

图2为本发明中采集传感器的构成示意图；

图3为本发明中电控解码器的构成示意图；

图4为本发明中液压齿轮式流量阀的剖视结构示意图；

图5为本发明中旋转套的平面展开示意图；

图6为本发明中滑动套的平面展开示意图；

图7为本发明中的锁块与悬挂套和主轴及传压轴的剖视结构示意图；

图8为本发明中地面控制装置的结构示意图；

图9为本发明井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法的流程图。

附图中的符号说明：

1 井下电液组控智能完井系统；2 地面控制装置；21 控制单元；22 油箱；23 增压泵；241第一控制阀；242 第二控制阀；243 第三控制阀；244 第四控制阀；245 第五控制阀；251第一压力传感器；252 第二压力传感器；26 液压控制管线；27 控制电缆；28 分支液压控制管线；3 井下对接工具；31 留井密封总成；32 留井对接总成；4 井下注采工具；41 采集传感器；411 压力传感器；412 温度传感器；413 流量传感器；414 采集电路；42 电控解码器；421 驱动单元；422 移动轴；423 导通筒；424 密封环；425 第一电控解码器进口；426 第二电控解码器进口；427 第一电控解码器出口；428 第二电控解码器出口；429 流道；5 液压齿轮式流量阀；51 上接头；52 外管；521 密封组合；522 限位环；53 下接头；54 旋转套；541 齿结构；542 第二流孔；5421 子流孔；543 凸环；544 台阶；55 主轴；551 第一流孔；552、553 第二凹槽；554 凹槽；56 悬挂套；561 锁块槽；57 滑动套；571 滑动轨道槽；572齿结构；573、574 导向槽；58 限位接头；59 传压轴；591、592 第一凹槽；593 销结构；594锁块；6 关闭接口；7 开启接口；S1至S7 步骤。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示，为本发明一种井下电液组控智能完井系统1的一具体实施例，其包括：地面控制装置2、两条液压控制管线26、一条控制电缆27及至少一井下注采工具4。其中该地面控制装置2分别与两条液压控制管线26及控制电缆27连接，以控制液压油经两条液压控制管线26的输出与输入以及控制信息经控制电缆27的传输；该至少一井下注采工具4由上至下依序装设于位于井下的分层注采管柱上，并对应至少一注采层位处；该两条液压控制管线26沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具4并联连接；该控制电缆27沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具4串联连接。

更具体而言，该井下注采工具4是由装设于分层注采管柱上的采集传感器41、电控解码器42及液压齿轮式流量阀5构成。

如图2所示，该采集传感器41可为由压力传感器411、温度传感器412、流量传感器413以及相应的采集电路414构成的传感器组合，以该传感器组合获取井下分层注采管柱内流体的压力信息、温度信息及流量信息并通过控制电缆传输给地面控制装置。

如图3所示，该电控解码器42包括：驱动单元421、移动轴422、导通筒423及数个密封环424；驱动单元421连接移动轴422并通过接收控制信息能够驱动移动轴422伸缩移动；导通筒423内部具有供移动轴422穿设移动的移动空间，且导通筒423的一侧的侧壁开设有第一电控解码器进口425及第二电控解码器进口426，导通筒423的另一侧的侧壁开设有第一电控解码器出口427及第二电控解码器出口428，且第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427以及第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428错位设置；移动轴422穿设于导通筒423的移动空间内，数个密封环424间隔距离环设于移动轴422上，以将移动轴422区隔出数个密封段，并使第一、第二电控解码器进口425、426以及第一、第二电控解码器出口427、428对应于不同的密封段；移动轴422上对应于第一、第二电控解码器进口425、426的密封段的直径小于移动空间的内径，以此形成可供流体容置流动的流道429，从而使移动轴422被驱动移动时能够使第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427位于第一电控解码器进口425对应的密封段并通过流道429彼此导通，以及使第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428位于第二电控解码器进口426对应的密封段并通过流道429彼此导通。于本发明中，该驱动单元421可由驱动电路及电机构成，由驱动电路接收控制电缆传输的控制信息并向电机发出驱动指令，以使电机驱动移动轴进行伸缩移动。

如图4至7所示，该液压齿轮式流量阀包括：主体，该主体具有纵向通道和第一流孔551，该纵向通道与主体的外部经该第一流孔连通。其中，主体包括：上接头51、外管52、主轴55和下接头53。该上接头51与外管52螺纹连接。主轴55外壁设置第一流孔551，主轴55上端与外管52下端螺纹连接，下接头53与主轴55下端螺纹连接。外管52以及主轴55的内壁形成纵向通道，第一流孔551将纵向通道与主体外部连通。该液压齿轮式流量阀还包括：旋转套54，其套设在主体内，并与主体轴向锁定并可周向转动。旋转套54沿周向设置有多个第二流孔542，第二流孔542能够与主体上的第一流孔551连通，主体内的纵向通道与主体外经第二流孔542和第一流孔551连通。多个第二流孔542对应于多种流量大小。旋转套54与主体上的第一流孔551重叠，通过周向转动旋转套54来调控与第一流孔551连通的第二流孔542，从而调控主体内外的流量大小。旋转套54套设在的主轴55内，旋转套54与主轴55与第一流孔551径向重叠，并适于在主轴55内周向转动且轴向锁定。旋转套54下端与下接头53上端抵接，形成旋转套54与主轴55之间的轴向锁定。转旋套54外壁设置有凸环543，凸环543卡设在主轴55内壁设置上的凹槽554内，使得旋转套54与主轴55之间能够周向转动且轴向锁定。旋转套54具有周向分布的多个第二流孔542，多个第二流孔542对应于多种流量。如图5所示，第二流孔542包括沿轴向分布的多个子流孔5421，每个第二流孔542包含的子流孔5421的数量不同。多个第二流孔542包含的子流孔5421的数量在周向上呈等差数列。旋转套54上至少部分轴向上不设置第二流孔542，由此阻断主体内外的流量。该液压齿轮式流量阀还包括滑动组件，该滑动组件适于在主体内轴向滑动，且设置有用以引导滑动组件周向转动一个步长的滑动轨道槽，滑动组件能够与旋转套54对接并在对接时周向锁定。如图4所示，滑动组件包括：悬挂套56和滑动套57，滑动套57悬挂在悬挂套56。滑动套57的一端挂在在悬挂套56上，另一端能够与旋转套54的一端对接并周向锁定，通过滑动套57的周向转动来带动旋转套54转动。如图6所示，滑动套57上设置有滑动轨道槽571。滑动轨道槽571使得滑动套57能够转动一个步长，进而带动旋转套54转动一个步长。如图5和图6所示，滑动套57的一端面设置有齿结构572，旋转套54的一端面设置有齿结构541。齿结构572与541能够齿合，从而形成滑动套57与旋转套54之间的周向锁定。齿结构541的至少部分齿与第二流孔542的子流孔5421位于同一轴线上。滑动轨道槽571的两端相差一个齿。该液压齿轮式流量阀还包括传压组件，其设置有适于在滑动轨道槽内滑动的销结构，能够由液压制动在主体内轴向正滑动和反滑动。传压组件包括传压轴59。传压轴59的上端与限位接头58螺纹连接。传压轴59套设在外管52内。外管52上设置有开启接口7和关闭接口6。通过开启接口7和关闭接口6液压制动传压轴59正滑动和反滑动。传压轴59设置有适于在滑动轨道槽内滑动的销结构593，由销结构593在滑动轨道槽571内的滑动来带动滑动套57转动一个步长，进而使得旋转套54转动一个步长。

传压轴59与外管52密封连接，并能够在外管内轴向滑动。限位环522套入到外管52内壁设置的槽内，密封组合521套入在外管52内壁，在限位环522下端，依次将限位环522套入的外管52内壁设置的第二个槽内。传压轴59套入在外管52内壁设置的限位环522，密封组合521内。通过传压轴59轴向上的正滑动和反滑动来推动滑动组件与旋转套54的对接和分离，并通过销结构593在滑动轨道槽571内的滑动来带动滑动组件转动，进而带动旋转套54转动以调控旋转套54上与第一流孔551连通的第二流孔542。传压轴59的正滑动，首先推动传压轴59从第一位置到挂载滑动组件（在图4中为悬挂套56和滑动套57）；然后推动滑动组件与旋转套54对接（参考图5和6所示为齿合），并释放滑动组件；然后推动销结构593沿滑动轨道槽571移动，使得滑动组件周向正转一个步长，进而使得旋转套54随之转动以调节与第一流孔551连通的第二流孔542；然后推动传压组件与滑动组件挂载。传压轴59的反滑动，首先从第二位置推动滑动组件与旋转套54脱离，并释放滑动组件；然后推动销结构593沿滑动轨道槽571移动使得滑动组件周向反转一个步长；然后推动传压轴59移动至第一位置。

参考图4所示，液压齿轮式流量阀还包括锁块594，传压组件（传压轴59）通过锁块594挂载和释放滑动组件。在某些事实例中，参考图7所示滑动组件（悬挂套56）设置有锁块槽561，传压组件（传压轴59）的外壁设置有两个第一凹槽591和592，主体（主轴55）的内壁设置有两个第二凹槽552和553。锁块594能够在锁块槽内活动以部分进入和退出第一凹槽591、592或第二凹槽552、553。另外该液压齿轮式流量阀还包括：第一限位结构和第二限位结构，设置为将传压组件限制在第一位置与第二位置之间。第二限位结构为设置在旋转套54上端面的台阶544，销结构593能够与该台阶544抵接。当销结构593与该台阶544抵接时，液压压力上升，通过液压压力的大小确定传压轴59是否到位。第一限位结构为传压轴59上的限位接头58，限位接头58能够与上接头51项相抵接，当限位接头58与上接头51抵接时，液压压力上升，通过液压压力的大小确定传压轴59是否到位。如图6所示，滑动套57上还设置有位于滑动轨道槽571上侧和下侧的导向槽573和574，销结构593能够在导向槽573和574内滑动而滑动套57保持周向不转动。

下面是对液压齿轮式流量阀的一个实例进行可远程控制井下多个生产层且能重复开关、定位准确、防止级位漂移的说明。

参考图4所示，该液压齿轮式流量阀包括上接头51，该上接头51与外管52螺纹连接。限位接头58套入在外管52内壁，限位环522套入到外管52内壁设置的槽内，密封组合521套入在外管52内壁，在限位环522下端，依次将限位环522套入的外管52内壁设置的第二个槽内。传压轴59套入在外管52内壁设置的限位环522，密封组合521内，且与限位接头58螺纹连接。悬挂套56套入到传压轴59上，锁块594安装在悬挂套56设置的锁块槽内。如图6所示，滑动套57内壁设有滑动轨道槽，且下端设有轮齿。滑动套57套入到传压轴59外壁上，且滑动套57上端与悬挂套56下端悬挂。销结构593安装在传压轴59外壁设置的销钉孔内，将悬挂套56和滑动套57下移，滑动套57内壁设置的滑动轨道槽与销结构593配合。主轴55外壁设有出液孔（第一流孔551），主轴55套设在滑动套57和悬挂套56外壁上，主轴55上端与外管52下端螺纹连接。如图5所示，旋转套54设有流量孔（第二流孔），且旋转套54上端面设有轮齿。轮齿与流量孔设置在一条轴向，在一处轴向不设流量孔内壁设有内槽。旋转套54套入到主轴55内壁，旋转套54设有的流量孔与主轴55设有的出液孔相对应，且旋转套54上端与滑动套57下端轮齿相互啮合。下接头53与主轴55螺纹连接。当需要开启液压齿轮式流量阀所在的油层生产时，液压油通过液压齿轮式流量阀中的关闭接口6，传入到限位接头58与密封组合521之间的环形空间内后，传压轴59向上移动，锁块594移动到传压轴59外壁设置的释放槽。锁块594带动悬挂套56和滑动套57向上移动，此时滑动套57与旋转套54设置的轮齿脱开，传压轴59继续上移，悬挂套56和滑动套57到达指定位置，锁块594移动到主轴55内壁设置的释放槽，悬挂套56和滑动套57锁定在此位置。传压轴59继续上移，销结构593沿滑动套57内设置的滑动轨道槽移动，带动滑动套57按着滑动轨道槽的方向转动到原位置。在将液压油通过液压齿轮式流量阀中的开启接口传入到传压轴59与密封组合521之间的环形空间内后，传压轴59向下移动，锁块594移动到传压轴59外壁设置的释放槽。锁块593带动悬挂套56和滑动套57向下移动，滑动套57下端轮齿与旋转套54上端轮齿相互啮合。传压轴59继续下行，销结构593沿滑动套57内设置的滑动轨道槽移动，带动滑动套57按着滑动轨道槽的方向转动，滑动套57也一起转动一个位置。液压齿轮式流量阀调节到一个级位，若继续调节，重复上述动作。当液压齿轮式流量阀调节到旋转套54轴向没有设置流量孔的位置时，传压轴59继续下行，销结构593沿滑动套57内设置的滑动轨道槽移动，旋转套54 设置的内槽内，移动到传压轴59下端与下接头53上端接触后停止，此时液压齿轮式流量阀处于关闭状态。

如图1所示，该两条液压控制管线26的其中一条液压控制管线26是分别与各井下注采工具4的电控解码器42的第一电控解码器进口425连接，另一条液压控制管线26分别与各井下注采工具4的电控解码器42的第二电控解码器进口426连接；各电控解码器42的第一电控解码器出口427通过液压管线与本层的液压齿轮式流量阀5的开启接口7连接，各电控解码器42的第二电控解码器出口428通过液压管线与本层的液压齿轮式流量阀5的关闭接口6连接；控制电缆27先与最上层的井下注采工具4的采集传感器41连接，最上层的井下注采工具4的采集传感器41再通过电缆与本层的电控解码器42连接，本层的电控解码器42再通过电缆穿越过本层的液压齿轮式流量阀5与下一层的井下注采工具4的采集传感器41连接，以此通过电缆由上至下对各层井下注采工具4的采集传感器41及电控解码器42的依序串联以实现控制电缆对各井下注采工具4的串联连接；各井下注采工具的电控解码器42接收控制电缆传输的控制信息，以分别控制各电控解码器42的第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427以及第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428的导通或截止。据此，由控制电缆27传输采集传感器41采集的流体信息给地面控制装置2以供其进行分析计算，并将控制信息传输给电控解码器42以使其可导通或截止第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427以及第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428，从而实现两条液压控制管线26对液压齿轮式流量阀5操控。

如图8所示，该地面控制装置2包括：控制单元21、油箱22、增压泵23以及与控制单元21连接的第一控制阀241、第二控制阀242、第三控制阀243、第四控制阀244、第五控制阀245、第一压力传感器251及第二压力传感器252；该控制单元21连接控制电缆27；该油箱22具有出油口及进油口，出油口通过液压管线连接增压泵23；增压泵23连接第一控制阀241；增压泵23的液压输出端连接两条液压控制管线26，并于两条液压控制管线26上分别设置第二控制阀242及第三控制阀243；由增压泵23至第二控制阀242及第三控制阀243的方向上，于第二控制阀242及第三控制阀243之后的两条液压控制管线26上分别设置有第一压力传感器251及第二压力传感器252，以及设置有与两条液压控制管线26相连通的两条分支液压控制管线28，该两条分支液压控制管线28与进油口连接，并于两条分支液压控制管线28上分别设置第四控制阀244及第五控制阀245；通过控制单元21对第一至第五控制阀241、242、243、244、245的控制以实现增压泵23对液压油的增压输出，以及对两条液压控制管线26和两条分支液压控制管线28的分别导通或截止。于本发明中，该控制单元21可由上位机和中央处理器连接构成，并可具有显示装置以显示采集数据及控制程序等，该第一控制阀可为电磁阀，该第二至第五控制阀可为由电磁阀与气动球阀组合而成的阀体。

另外，于本发明的另一实施例中，该井下电液组控智能完井系统1还可包括：井下对接工具3；该井下对接工具3包括：留井密封总成31及留井对接总成32；留井密封总成31与井下顶部封隔器上端连接；留井对接总成32能够活动的与留井密封总成31上端对接；两条液压控制管线26及控制电缆27分别与留井对接总成32上端的管线对接孔及电缆对接孔连接，并通过留井对接总成32及留井密封总成31内部管线及缆线的连接而与留井密封总成31下端连接的两条留井液压控制管线（图未标示）及留井控制电缆（图未标示）实现管线导通和信息传输；两条留井液压控制管线沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具并联连接；留井控制电缆沿分层注采管柱由上至下依序与至少一井下注采工具串联连接。井下对接工具的使用可便于检泵及维修等工作的开展，并可避免控制管线拔断等故障的发生，而且能节省大量的人力、物力等作业成本。

如图9所示，本发明还提供了一种井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法，其步骤包括：

S1：地面控制装置通过控制电缆获取井下至少一注采层位处的井下注采工具所采集的分层注采管柱内的实际流体参数；

S2：地面控制装置根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及目标注采层位处的实际流体参数计算目标注采层位处的井下注采工具需要的流量开启级位；

S3：地面控制装置通过控制电缆向目标注采层位处的井下注采工具发出控制信息以开启井下注采工具的液压开关；

S4：地面控制装置通过两条液压控制管线向目标注采层位处的井下注采工具的液压开关反向循环泵送液压油，以关闭目标注采层位处的井下注采工具的级位调整功能；

S5：地面控制装置通过两条液压控制管线向目标注采层位处的井下注采工具的液压开关正向循环泵送液压油，以对目标注采层位处的井下注采工具调整一步开启级位；

S6：重复执行步骤S4及S5，直到目标注采层位处的井下注采工具的开启级位到达流量开启级位；

S7：地面控制装置通过控制电缆获取目标注采层位处的分层注采管柱内的实际流体参数并计算判断是否达到计划注采流体参数，如达到计划注采流体参数则关闭目标注采层位处的井下注采工具的液压开关，如未达到计划注采流体参数则再次执行步骤S2、S4至S6。

其中于步骤S1中，井下注采工具是由装设于分层注采管柱上的采集传感器、电控解码器及液压齿轮式流量阀构成，地面控制装置是通过控制电缆获取井下至少一注采层位处的采集传感器所采集的分层注采管柱内的实际流体参数。

于步骤S2中，地面控制装置是根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及目标注采层位处的实际流体参数计算目标注采层位处的液压齿轮式流量阀需要的流量开启级位。

于步骤S3中，开启井下注采工具的液压开关的具体步骤为电控解码器的驱动单元接收到控制信息以驱动移动轴于导通筒内移动，从而使第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口导通；第一电控解码器出口通过液压管线与液压齿轮式流量阀的开启接口连接，第二电控解码器出口通过液压管线与液压齿轮式流量阀的关闭接口连接。

于步骤S4中，向液压开关反向循环泵送液压油的具体步骤为两条液压控制管线分别连接电控解码器的第一电控解码器进口与第二电控解码器进口，地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第二电控解码器进口泵送液压油，液压油经第二电控解码器出口至液压齿轮式流量阀的关闭接口，以关闭液压齿轮式流量阀的级位调整功能，同时液压油经开启接口至第一电控解码器出口再至第一电控解码器进口流至另一条液压控制管线。

于步骤S5中，向液压开关正向循环泵送液压油的具体步骤为地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第一电控解码器进口泵送液压油，液压油经第一电控解码器出口至液压齿轮式流量阀的开启接口，以对液压齿轮式流量阀调整一步开启级位，同时液压油经关闭接口至第二电控解码器出口再至第二电控解码器进口流至另一条液压控制管线。

另外，于步骤S1前还可包括步骤：与地面控制装置连接的控制电缆及两条液压控制管线是通过井下对接工具而与留井控制电缆及两条留井液压控制管线连接导通的，留井控制电缆及两条留井液压控制管线由上至下依序与井下至少一注采层位处的井下注采工具连接。

本发明的井下电液组控智能完井系统1的具体实施过程如下：

各生产层的井下注采工具4（其采集传感器41）将采集到的温度、压力及流量数据通过控制电缆27传输到地面控制装置2，以实时显示各生产层的流量、温度及压力等数据。

当需要调节目标层的流量时，在地面控制装置2中输入需要调节的流量参数、压力参数，一键启动后，地面控制装置2自动分析与计算目标层中的液压齿轮式流量阀5需要的开启级位，由地面控制装置2发送指令，通过控制电缆27将指令传递到目标层的电控解码器42，由电控解码器42的电机推动移动轴422移动，使第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427以及第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428导通。目标层的液压齿轮式流量阀5的开启接口7与第一电控解码器出口427导通，关闭接口6与第二电控解码器出口428导通。

地面控制装置2的控制单元21发出指令给第三控制阀243及第五控制阀245使其处于开启状态（第二控制阀242及第四控制阀244处于关闭状态），开启增压泵23上的第一控制阀241，增压泵23将油箱22中的液压油经第三控制阀243连接的液压控制管线26泵送注入目标层中的液压齿轮式流量阀5的关闭接口6，同时液压齿轮式流量阀5的开启接口7内的液压油通过另一条液压控制管线26注入油箱22，当第二压力传感器252采集到压力值到达设定范围时，控制单元21发送指令给第三控制阀243及第五控制阀245，使其处于关闭状态。

地面控制装置2的控制单元21发出指令给第二控制阀242及第四控制阀244使其处于开启状态（第三控制阀243及第五控制阀245处于关闭状态），开启增压泵23上的第一控制阀241，增压泵23将油箱22中的液压油经第二控制阀242连接的液压控制管线26泵送注入目标层中的液压齿轮式流量阀5的开启接口7，使液压齿轮式流量阀5开启一个级位，同时液压齿轮式流量阀5的关闭接口6内的液压油通过另一条液压控制管线26注入油箱22。当第一压力传感器251采集到压力值到达设定范围时，控制单元21发送指令给第二控制阀242及第四控制阀244，使其处于关闭状态。

重复对目标层液压齿轮式流量阀5的关闭与开启操作，直到到达地面控制装置2计算的开启级位后，地面控制装置2采集目标层的流量信息，并检测目标层注采流量是否达到指定流量。当达到指定流量，地面控制装置2发送指令到目标层的电控解码器42，由电控解码器42的电机驱动移动轴422移动，使第一电控解码器进口425与第一电控解码器出口427以及第二电控解码器进口426与第二电控解码器出口428截止。

其他层位按照上述步骤重复动作即可。

注采一段时间后，由于地层压力变化，注入流量发生变化，地面控制装置2实时采集井下各层的温度、压力及流量数据，地面控制装置2根据采集到的数据自动分析及运行需要调节的层位和对应层位的液压齿轮式流量阀5的级位，达到目标配注量。

本发明通过两条液压控制管线和一条控制电缆即可使地面控制装置远程控制装设于井下分层注采管柱上的至少一井下注采工具而实现对多个生产层流量调节的无级调控，并可有效缩短流量调节的时间，还可确保流量调节的精准性。

以上仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利构思所做的等效变化，均应属于本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种井下电液组控智能完井系统，其特征在于，包括：地面控制装置、两条液压控制管线、一条控制电缆及至少一井下注采工具；所述地面控制装置分别与所述两条液压控制管线及控制电缆连接，以控制液压油经两条液压控制管线的输出与输入以及控制信息经控制电缆的传输；所述至少一井下注采工具由上至下依序装设于位于井下的分层注采管柱上，并对应至少一注采层位处；所述两条液压控制管线沿所述分层注采管柱由上至下依序与所述至少一井下注采工具并联连接；所述控制电缆沿所述分层注采管柱由上至下依序与所述至少一井下注采工具串联连接。

2.根据权利要求1所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，所述地面控制装置包括：控制单元、油箱、增压泵以及与所述控制单元连接的第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第一压力传感器及第二压力传感器；所述控制单元连接所述控制电缆；所述油箱具有出油口及进油口，所述出油口通过液压管线连接所述增压泵；所述增压泵连接所述第一控制阀；所述增压泵的液压输出端连接所述两条液压控制管线，并于所述两条液压控制管线上分别设置所述第二控制阀及第三控制阀；由所述增压泵至所述第二控制阀及第三控制阀的方向上，于所述第二控制阀及第三控制阀之后的两条液压控制管线上分别设置有所述第一压力传感器及第二压力传感器，以及设置有与所述两条液压控制管线相连通的两条分支液压控制管线，所述两条分支液压控制管线与所述进油口连接，并于所述两条分支液压控制管线上分别设置所述第四控制阀及第五控制阀；通过所述控制单元对第一至第五控制阀的控制以实现所述增压泵对液压油的增压输出，以及对所述两条液压控制管线和两条分支液压控制管线的分别导通或截止。

3.根据权利要求1所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，所述井下注采工具是由装设于所述分层注采管柱上的采集传感器、电控解码器及液压齿轮式流量阀构成；所述两条液压控制管线的其中一条液压控制管线分别与各所述井下注采工具的电控解码器的第一电控解码器进口连接，另一条液压控制管线分别与各所述井下注采工具的电控解码器的第二电控解码器进口连接；各所述电控解码器的第一电控解码器出口通过液压管线与本层的所述液压齿轮式流量阀的开启接口连接，各所述电控解码器的第二电控解码器出口通过液压管线与本层的所述液压齿轮式流量阀的关闭接口连接；所述控制电缆先与最上层的井下注采工具的采集传感器连接，所述最上层的井下注采工具的采集传感器再通过电缆与本层的电控解码器连接，所述本层的电控解码器再通过电缆穿越过本层的液压齿轮式流量阀与下一层的井下注采工具的采集传感器连接，以此通过电缆由上至下对各层井下注采工具的采集传感器及电控解码器的依序串联以实现所述控制电缆对各井下注采工具的串联连接；各所述井下注采工具的电控解码器接收所述控制电缆传输的控制信息，以分别控制各电控解码器的所述第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口的导通或截止。

4.根据权利要求3所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，所述采集传感器包括：压力传感器、温度传感器及流量传感器。

5.根据权利要求3所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，所述电控解码器包括：驱动单元、移动轴、导通筒及数个密封环；所述驱动单元连接所述移动轴，并通过接收所述控制信息能够驱动所述移动轴伸缩移动；所述导通筒内部具有供所述移动轴穿设移动的移动空间，且所述导通筒的一侧的侧壁开设有所述第一电控解码器进口及第二电控解码器进口，所述导通筒的另一侧的侧壁开设有所述第一电控解码器出口及第二电控解码器出口，且所述第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及所述第二电控解码器进口与第二电控解码器出口错位设置；所述移动轴穿设于所述导通筒的移动空间内，所述数个密封环间隔距离环设于所述移动轴上，以将所述移动轴区隔出数个密封段，并使所述第一、第二电控解码器进口以及第一、第二电控解码器出口对应于不同的密封段；所述移动轴上对应于所述第一、第二电控解码器进口的密封段的直径小于所述移动空间的内径，以使所述移动轴被驱动移动时能够使第一电控解码器进口与第一电控解码器出口位于所述第一电控解码器进口对应的密封段，以及使第二电控解码器进口与第二电控解码器出口位于所述第二电控解码器进口对应的密封段，从而实现所述第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口的导通。

6.根据权利要求3所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，所述液压齿轮式流量阀包括：主体、旋转套、滑动组件及传压组件；所述主体具有纵向通道和第一流孔，所述纵向通道与所述主体的外部经所述第一流孔连通；所述旋转套与所述第一流孔径向重叠，并适于在所述主体内周向转动且轴向锁定，且具有周向分布的数个第二流孔，所述数个第二流孔对应于多种流量；所述滑动组件适于在所述主体内轴向滑动，且设置有用以引导所述滑动组件周向转动一个步长的滑动轨道槽，所述滑动组件能够与所述旋转套对接并在对接时周向锁定；所述传压组件设置有适于在所述滑动轨道槽内滑动的销结构，且能够由液压制动在所述主体内轴向正滑动和反滑动；所述主体上设置有所述开启接口与关闭接口，以使由液压制动将所述传压组件进行所述正滑动或反滑动；其中，所述正滑动为首先推动所述传压组件从第一位置到挂载所述滑动组件，然后推动所述滑动组件与所述旋转套对接，并释放所述滑动组件，然后推动所述销结构沿所述滑动轨道槽移动，使得所述滑动组件周向正转一个步长，进而使得所述旋转套随之转动以调节与所述第一流孔连通的第二流孔，然后推动所述传压组件与所述滑动组件挂载；所述反滑动为首先从第二位置推动所述滑动组件与所述旋转套脱离，并释放所述滑动组件，然后推动所述销结构沿所述滑动轨道槽移动使得所述滑动组件周向反转一个步长，然后推动所述传压组件移动至所述第一位置。

7.根据权利要求1所述的井下电液组控智能完井系统，其特征在于，还包括：井下对接工具；所述井下对接工具包括：留井密封总成及留井对接总成；所述留井密封总成与井下顶部封隔器上端连接；所述留井对接总成能够活动的与所述留井密封总成上端对接；所述两条液压控制管线及控制电缆分别与所述留井对接总成上端的管线对接孔及电缆对接孔连接，并通过所述留井对接总成及留井密封总成内部管线及缆线的连接而与所述留井密封总成下端连接的两条留井液压控制管线及留井控制电缆实现管线导通和信息传输；所述两条留井液压控制管线沿所述分层注采管柱由上至下依序与所述至少一井下注采工具并联连接；所述留井控制电缆沿所述分层注采管柱由上至下依序与所述至少一井下注采工具串联连接。

8.一种井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法，其特征在于，步骤包括：

S1：地面控制装置通过控制电缆获取井下至少一注采层位处的井下注采工具所采集的分层注采管柱内的实际流体参数；

S2：所述地面控制装置根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及所述目标注采层位处的所述实际流体参数计算所述目标注采层位处的井下注采工具需要的流量开启级位；

S3：所述地面控制装置通过所述控制电缆向所述目标注采层位处的井下注采工具发出控制信息以开启所述井下注采工具的液压开关；

S4：所述地面控制装置通过两条液压控制管线向所述目标注采层位处的井下注采工具的液压开关反向循环泵送液压油，以关闭所述目标注采层位处的井下注采工具的级位调整功能；

S5：所述地面控制装置通过所述两条液压控制管线向所述目标注采层位处的井下注采工具的液压开关正向循环泵送液压油，以对所述目标注采层位处的井下注采工具调整一步开启级位；

S6：重复执行步骤S4及S5，直到所述目标注采层位处的井下注采工具的开启级位到达所述流量开启级位；

S7：所述地面控制装置通过所述控制电缆获取所述目标注采层位处的分层注采管柱内的实际流体参数并计算判断是否达到所述计划注采流体参数，如达到所述计划注采流体参数则关闭所述目标注采层位处的井下注采工具的液压开关，如未达到所述计划注采流体参数则再次执行步骤S2、S4至S6。

9.根据权利要求8所述的井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法，其特征在于，

步骤S1中，所述井下注采工具是由装设于所述分层注采管柱上的采集传感器、电控解码器及液压齿轮式流量阀构成，所述地面控制装置是通过所述控制电缆获取井下至少一注采层位处的所述采集传感器所采集的分层注采管柱内的实际流体参数；

步骤S2中，所述地面控制装置是根据输入的目标注采层位处的计划注采流体参数以及所述目标注采层位处的所述实际流体参数计算所述目标注采层位处的所述液压齿轮式流量阀需要的流量开启级位；

步骤S3中，开启所述井下注采工具的液压开关的具体步骤为所述电控解码器的驱动单元接收到所述控制信息以驱动移动轴于导通筒内移动，从而使第一电控解码器进口与第一电控解码器出口以及第二电控解码器进口与第二电控解码器出口导通；所述第一电控解码器出口通过液压管线与所述液压齿轮式流量阀的开启接口连接，所述第二电控解码器出口通过液压管线与所述液压齿轮式流量阀的关闭接口连接；

步骤S4中，向液压开关反向循环泵送液压油的具体步骤为所述两条液压控制管线分别连接所述电控解码器的第一电控解码器进口与第二电控解码器进口，所述地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第二电控解码器进口泵送液压油，所述液压油经第二电控解码器出口至所述液压齿轮式流量阀的关闭接口，以关闭所述液压齿轮式流量阀的级位调整功能，同时所述液压油经开启接口至第一电控解码器出口再至第一电控解码器进口流至另一条液压控制管线；

步骤S5中，向液压开关正向循环泵送液压油的具体步骤为所述地面控制装置控制其中一条液压控制管线向第一电控解码器进口泵送液压油，所述液压油经第一电控解码器出口至所述液压齿轮式流量阀的开启接口，以对所述液压齿轮式流量阀调整一步开启级位，同时所述液压油经关闭接口至第二电控解码器出口再至第二电控解码器进口流至另一条液压控制管线。

10.根据权利要求8所述的井下电液组控智能完井系统的自适应测调方法，其特征在于，

于步骤S1前还包括步骤：与地面控制装置连接的控制电缆及两条液压控制管线是通过井下对接工具而与留井控制电缆及两条留井液压控制管线连接导通的，所述留井控制电缆及两条留井液压控制管线由上至下依序与井下至少一注采层位处的井下注采工具连接。

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