CN112610185B - 一种井下多级流量控制系统、方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油工程技术领域，公开了一种井下多级流量控制系统、方法及应用，上接头与上阀体螺纹连接，上阀体和下阀体螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯；阀芯设置有上阀芯，上阀芯通过悬挂套与下阀芯连接，上阀芯上端安装有阀芯位置检测装置。本发明采用光纤光栅传感器，在井下环境中信号传输几乎不受影响；利用弹簧和弹性体将阀芯的轴向位移直接转化成光栅的形变量，在地面对输出光纤的波长偏移量进行解调和转化，得到阀芯在阀体内的精确位置。本发明利用锁定球和悬挂套对阀口实现机械锁定，结构简单，可靠性高；同时本发明在阀口处设计金属接触密封，可以更好的适应阀口处复杂的工作环境，提高装置的可靠性。

Description

一种井下多级流量控制系统、方法及应用

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种井下多级流量控制系统、方法及应用。

背景技术

目前，井下流量控制装置是智能井生产控制系统的核心执行部件，主要用于关闭、开启或调节一个或者多个储层。根据控制方式的不同，可分为液控式和电控式。液控式的控制可靠、不受井深限制，控制力矩大；电控式在井下环境中存在寿命短、故障率高等问题。

现有的井下流量控制装置存在控制精度不高的问题，主要是由于(1)流量控制装置通常安放在几百米到几千米深的油井中，操作人员无法直接获取流量控制装置阀芯的具体位置；(2)流量控制装置的阀口处工作环境复杂，长期处于腐蚀环境中，还受到流体的冲蚀和固体颗粒的冲刷，传统的橡胶密封已经不能很好的满足使用要求。现有的井下流量控制装置存在关闭状态下无法完全锁紧的问题。当一个储层不具备开采条件或失去开采价值时，要将控制该储层的流量控制装置完全关闭，防止流体窜层。流量控制阀关闭后，不会再继续向它通高压油维持关闭状态，但它还处于油管中其他储层流体的压力环境中，因此必须通过简单、可靠的机械锁定装置将阀口完全锁紧。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的井下流量控制装置阀口控制精度不高；同时现有的井下流量控制装置在关闭状态下无法完全锁紧。

解决以上问题及缺陷的难度为：如何精确控制阀口开度大小，并获取阀芯位置并传导到地面控制系统，以及阀口开度到位后的锁定是关键问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：注水井精确控制需要满足阀口档位在25档以上，现有流量控制装置最多在8个档位，远不能满足现场需要，能够实现阀口开度无级控制，可以实现精细注水，对于提高采收率具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种井下多级流量控制系统、方法及应用。本发明结构简单、工作可靠，适用于智能井；同时能够精细控制阀口流量，避免出现流体泄漏。

本发明是这样实现的，一种井下多级流量控制系统，所述井下多级流量控制系统设置有：

上接头；

上接头与上阀体螺纹连接，上阀体和下阀体螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯；

阀芯设置有上阀芯，上阀芯通过悬挂套与下阀芯连接，上阀芯上端安装有阀芯位置检测装置。

进一步，所述上阀芯与上阀体之间卡接有第一O形密封圈，上阀芯与下阀体之间安装有第二O形密封圈、卡簧沟槽和弹性卡簧；

上阀体下端设置有内螺纹，下阀体上端设置有外螺纹，下阀体通过螺纹与上阀体连接；下阀体底部设置内螺纹，与常用油管螺纹连接；

上阀芯为中部外侧有一段阶梯凸台的圆柱壳体，中部与上阀体配合形成环形密封腔，安装在凸台下方的轴用活塞将该环形密封圈分成上下两部分，分别与上阀体上的上、下液压通道连通；

上阀芯的底端外侧设置有卡簧沟槽，用于安装轴用弹性卡簧，可与下阀体内侧的卡簧沟槽配合，实现流量的多级控制；

上阀芯底端内侧有内螺纹，可与悬挂套螺纹连接。

进一步，所述下阀体与下阀芯之间卡接有第四O形密封圈，下阀体底侧设置有一处金属接触密封；

金属接触密封设置有金属密封座，金属密封座坐在蝶簧组上，蝶簧组安放在下阀体内部的台阶上；

金属密封座采用40CrMnMo材料，下阀芯采用42CrMo材料。

进一步，所述下阀体右侧设置有矩形阀口，矩形阀口上侧下阀体与下阀芯之间卡接有第三O形密封圈；

下阀芯为上部有阶梯凸台的圆柱壳体，阶梯凸台可与悬挂套底端的阶梯凸台配合；

下阀芯上部沿圆周方向均匀设置8个通孔，通孔放置锁定球，底端外侧有倒角，可与金属密封座顶端的倒角配合，实现金属接触密封；

下阀芯内部设置一处台阶，可与悬挂套下部的环形台阶配合；其中，下阀芯采用42CrMo材料。

进一步，所述上阀芯中部设置有上阀芯凸台，上阀芯凸台下端安装有轴用活塞，轴用活塞与上阀体配合形成上、下环形密封腔；

其中，轴用活塞下端固定有固定卡簧；

上阀芯底部外侧装有弹性卡簧，内侧设置内螺纹；悬挂套顶部设置外螺纹，可与上阀芯螺纹连接；

所述悬挂套为圆柱壳体，上端外侧有外螺纹，可与上阀芯螺纹连接；

悬挂套下部沿圆周设置一段半球状凹槽，可与下阀芯通孔中的锁定球配合；

悬挂套底端外侧有一段阶梯凸台，可与下阀芯内侧的阶梯凸台配合；且悬挂套底端内侧设计成圆弧形。

进一步，所述上阀体为内侧中部有一段阶梯凸台的圆柱壳体，上端设置内螺纹，可与上接头螺纹连接；

下部与上阀芯配合形成上下活塞密封腔，下端内部设置密封管螺纹，可与下阀体螺纹连接；

上阀体壁一侧设置有光纤接线孔，另一侧设置有上液压通道和下液压通道。

进一步，所述下阀体为下端壁厚的圆柱壳体，上端外侧设置密封管螺纹；上部内侧间隔分布五个卡簧沟槽，可与上阀芯底部安装的轴用弹性卡簧配合，分布对应阀口的五个不同开度；

下阀体中部内侧沿圆周设置一段半球状凹槽，可与下阀芯通孔中的锁定球配合，实现阀口关闭状态下的锁定；

下阀体下部沿圆周均布四个矩形阀口，阀口下部内侧设置一个凸台，用于放置蝶簧组实现金属接触密封，下阀体底端壁厚，设置内螺纹，可与常用油管螺纹连接。

进一步，所述阀芯位置检测装置设置有下顶板，下顶板上端安装有弹簧，弹簧上端安装有上顶板；

上顶板上端安装有铝合金弹性体，铝合金弹性体上安装有光纤光栅传感器，铝合金弹性体上侧安装有弹性体上盖板；

所述铝合金弹性体放置在弹性体上盖和上顶板组成的环形空间中，铝合金弹性体的中部有环形沟槽，光纤光栅传感器粘贴在弹性体的一侧；

光纤光栅传感器通过上阀体上的光纤接线孔与光纤连接将波长信号输出到地面解调设备；

弹簧上端顶在上顶板下面，下端顶在下顶板上面，弹簧为四个弹簧，四个弹簧沿圆周方向均匀分布。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述井下多级流量控制系统的井下多级流量控制方法，所述井下多级流量控制方法包括：阀口全关且锁定状态，下阀芯与金属密封座接触，利用蝶簧组的弹性反力实现金属接触密封；悬挂套将锁定球限制在凹槽中，实现对下阀芯位置的机械锁定；上阀芯底部的弹性卡簧卡在下阀体内侧最下面的卡簧沟槽中；

实现阀口开启，从地面通过下液压通道向下活塞腔通入高压油，推动活塞向上运动，使弹性卡簧从沟槽中脱离，上阀芯向上运动，同时带动悬挂套向上运动，此时悬挂套的凹槽与下阀芯的通孔对齐，悬挂套底部的凸台与下阀芯的凸台接触，锁定球在凹槽的挤压力作用下移动到凹槽中，此时对下阀芯的机械锁定被解除；上阀芯再继续带动悬挂套向上运动，悬挂套通过凸台带动下阀芯向上运动，阀口被打开，阀芯一直运动到上阀芯底部的弹性卡簧与第二个卡簧沟槽配合处停止；上阀芯移动的距离即卡簧沟槽和的间隔距离，也就是弹簧的压缩量，根据位置检测的原理，在地面获得此时传感器输出的波长偏移量，将测得值与理论值比较，可精确检测阀芯是否移动到指定位置；

阀口的关闭，从地面通过上液压通道向上活塞腔通入高压油，推动活塞向下运动，从而上阀芯带动悬挂套向下运动，此时锁定球被悬挂套的凹槽和下阀体的内壁限制在通孔中，通过悬挂套的凹槽推动锁定球进而带动下阀芯向下运动，当锁定球随下阀芯运动到通孔与下阀体上的凹槽对齐时，悬挂套将锁定球挤入凹槽中，此时钢球不再阻碍悬挂套的运动，悬挂套和上阀芯向下运动一小段距离，完成阀口关闭和机械锁定。

本发明的另一目的在于提供一种智能井生产控制系统，所述智能井生产控制系统用于实施所述井下多级流量控制系统。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明采用光纤光栅传感器，在井下环境中信号传输几乎不受影响；利用弹簧和弹性体将阀芯的轴向位移直接转化成光栅的形变量，在地面对输出光纤的波长偏移量进行解调和转化，得到阀芯在阀体内的精确位置；本发明利用锁定球和悬挂套对阀口实现机械锁定，结构简单，可靠性高；同时本发明在阀口处设计金属接触密封，可以更好的适应阀口处复杂的工作环境，提高装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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井下多级流量控制系统、方法及应用结构示意图。

图2是本发明实施例提供的井下多级流量控制系统、方法及应用完全关闭并锁定的示意图。

图3是本发明实施例提供的井下多级流量控制系统、方法及应用完全关闭但未锁定的示意图。

图4是本发明实施例提供的井下多级流量控制系统、方法及应用在第一级通流状态的示意图。

图5是本发明实施例提供的井下多级流量控制系统、方法及应用在第一级通流状态的示意图。

图6是本发明实施例提供的上阀体的全剖示意图。

图7是本发明实施例提供的下阀体的半剖示意图。

图8是本发明实施例提供的上阀芯的半剖示意图。

图9是本发明实施例提供的悬挂套的半剖示意图。

图10是本发明实施例提供的下阀芯的半剖示意图。

图11是本发明实施例提供的位置检测装置的半剖示意图。

图中：1、上接头；2、光纤接线孔；3、上液压通道；4、下液压通道；5、弹性体上盖板；6、光纤光栅传感器；7、铝合金弹性体；8、上顶板；9、弹簧；10、下顶板；11、上阀体；12、第一O形密封圈；13、上阀芯；14、上阀芯凸台；15、活塞；16、固定卡簧；17、第二O形密封圈；18、卡簧沟槽；19、下阀体；20、悬挂套；21、下阀芯；22、锁定球；23、弹性卡簧；24、第三O形密封圈；25、矩形阀口；26、第四O形密封圈；27、金属密封座；28、蝶簧组。191、第一半球状凹槽；192、凸台；201、第二半球状凹槽；202、第一阶梯凸台；211、通孔；212、第二阶梯凸台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种井下多级流量控制系统、方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1-图3所示，本发明实施例提供的井下多级流量控制系统包括阀体和阀芯两部分；阀体部分由上接头1、上阀体11和下阀体19组成；阀芯由阀芯位置检测装置、上阀芯13、悬挂套20和下阀芯21组成；阀芯位置检测装置由弹性体上盖板5、光纤光栅传感器6、铝合金弹性体7、上顶板8、弹簧9、下顶板10组成。

上接头1与上阀体11螺纹连接，上阀体11和下阀体19螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯，阀芯中上阀芯13、悬挂套20和下阀芯21连接后形成的阀芯位于内腔中；上阀芯13通过悬挂套20与下阀芯21连接；其中，上阀芯13与上阀体11之间卡接有第一O形密封圈12。上阀芯13与下阀体19之间安装有第二O形密封圈17、卡簧沟槽18和弹性卡簧23；上阀芯13上端安装有阀芯位置检测装置；上阀体11下端设置有内螺纹，下阀体19上端设置有外螺纹；下阀体19通过螺纹与上阀体11连接；下阀体19底部设置内螺纹，可与常用油管螺纹连接；下阀体19与下阀芯21之间卡接有第四O形密封圈26，下阀体19底侧设置有一处金属接触密封，有一处金属接触密封通过下阀芯21、金属密封座27、蝶簧组28实现；金属接触密封设置有金属密封座27，金属密封座27坐在蝶簧组28上，蝶簧组28安放在下阀芯21内部的凸台192上。金属密封座27采用40CrMnMo材料，下阀芯采用42CrMo材料，金属密封座采用40CrMnMo材料，所述两种材料硬度较高且存在一定硬度差，满足金属接触密封的要求。

下阀体19右侧设置有矩形阀口25，矩形阀口25上侧下阀体19与下阀芯21之间卡接有第三O形密封圈24；上阀体11上设置有光纤接线孔2、上液压通道3和下液压通道4。位置检测装置安装在上阀芯13顶部，将上阀芯13的轴向运动通过弹簧9和铝合金弹性体7转化为光纤光栅传感器6的波长信号传输到地面；上阀芯13中部设置有上阀芯凸台14，上阀芯凸台14下端安装有轴用活塞15，轴用活塞15与上阀体11配合形成上、下环形密封腔；其中，轴用活塞15下端固定有固定卡簧16。上阀芯13底部外侧装有弹性卡簧23，内侧设置内螺纹；悬挂套20顶部设置外螺纹，可与上阀芯13螺纹连接，悬挂套20下部有第二半球状凹槽201，底部有一段第一阶梯凸台202；下阀芯21上部沿圆周方向均匀设置8个通孔211，用于放置锁定球22，下阀芯21内部设置一处第二阶梯凸台212，可与悬挂套20下部的第一阶梯凸台202配合。其中，下阀芯21采用42CrMo材料。在阀口完全关闭状态下实现锁定的方案为：下阀芯21与金属密封座27接触，利用下部蝶簧组28的弹性反力实现接触面的金属密封；下阀芯21通孔211中的锁定球22被悬挂套20挤压在下阀体19内侧的第一半球状凹槽191中，实现下阀芯位置的机械锁定；阀口打开之前，上阀芯13先带动悬挂套20向上运动到图2位置，此时悬挂套20的第二半球状凹槽201与下阀芯21的通孔211对齐，悬挂套20底部的第一阶梯凸台202与下阀芯21的第二阶梯凸台212接触，锁定球22在第一半球状凹槽191的挤压力作用下移动到第二半球状凹槽201中，此时对下阀芯21的机械锁定被解除；如图3所示，上阀芯13再继续带动悬挂套20向上运动，悬挂套20通过第一阶梯凸台202带动下阀芯21向上运动，矩形阀口25被打开，阀芯一直运动到上阀芯13底部的弹性卡簧23与第二个卡簧沟槽18配合处停止。

在本发明实施例中，第一O形密封圈12、第二O形密封圈17、第三O形密封圈24和第四O形密封圈26，四处O形密封圈均采用耐高温耐腐蚀的氟橡胶。

如图1-图5所示，本发明实施例提供的井下多级流量控制系统的完整工作过程为：从图1阀口全关且锁定状态开始，下阀芯21与金属密封座27接触，利用蝶簧组28的弹性反力实现金属接触密封；悬挂套20将锁定球22限制在第一半球状凹槽191中，从而实现对下阀芯21位置的机械锁定，此时，上阀芯13底部的弹性卡簧23卡在下阀体19内侧最下面的卡簧沟槽18中；要实现阀口开启，从地面通过下液压通道4向下活塞腔通入高压油，推动活塞15向上运动，从而使弹性卡簧23从卡簧沟槽18中脱离，上阀芯13向上运动，同时带动悬挂套20向上运动到图2位置，此时悬挂套20的第二半球状凹槽201与下阀芯21的通孔211对齐，悬挂套20底部的第一阶梯凸台202与下阀芯21的第二阶梯凸台212接触，锁定球22在第一半球状凹槽191的挤压力作用下移动到第二半球状凹槽201中，此时对下阀芯21的机械锁定被解除；如图3所示，上阀芯13再继续带动悬挂套20向上运动，悬挂套20通过第一阶梯凸台202带动下阀芯21向上运动，矩形阀口25被打开，阀芯一直运动到上阀芯13底部的弹性卡簧23与第二个卡簧沟槽18配合处停止；在上述过程中，上阀芯13移动的距离即两个卡簧沟槽的间隔距离，也就是弹簧9的压缩量，根据上述位置检测的原理，可以在地面获得此时传感器输出的波长偏移量，将测得值与理论值比较，可精确检测阀芯是否移动到指定位置。要实现阀口的关闭，从地面通过上液压通道3向上活塞腔通入高压油，推动活塞15向下运动，从而上阀芯13带动悬挂套20向下运动，如图4所示，此时锁定球22被悬挂套20的第二半球状凹槽201和下阀体19的内壁限制在通孔211中，通过悬挂套20的第二半球状凹槽201推动锁定球22进而带动下阀芯21向下运动，当锁定球22随下阀芯21运动到图2位置(即通孔211与下阀体19上的第一半球状凹槽191对齐)时，悬挂套20将锁定球22挤入第一半球状凹槽191中，此时钢球不再阻碍悬挂套20的运动，悬挂套20和上阀体11向下运动一小段距离，到达图1所示的位置，完成阀口关闭和机械锁定。

如图6所示，上阀体11为内侧中部有一段阶梯凸台的圆柱壳体，上端设置内螺纹，可与上接头螺纹连接，下部与上阀芯13配合形成上下活塞密封腔，下端内部设置密封管螺纹，可与下阀体19螺纹连接；上阀体壁一侧设置有光纤接线孔2，另一侧设置有上液压通道3和下液压通道4。

如图7所示，下阀体19为下端壁厚的圆柱壳体，上端外侧设置密封管螺纹，上部内侧间隔分布五个卡簧沟槽18，可与上阀芯13底部安装的轴用弹性卡簧23配合，分布对应阀口的五个不同开度；下阀体19中部内侧沿圆周设置一段第一半球状凹槽191，可与下阀芯21通孔211中的锁定球22配合，实现阀口关闭状态下的锁定；下阀体19下部沿圆周均布四个矩形阀口25，矩形阀口25下部内侧设置一个凸台192，用于放置蝶簧组28实现金属接触密封，下阀体19底端壁厚，设置内螺纹，可与常用油管螺纹连接。

如图8所示，上阀芯13为中部外侧有一段阶梯凸台的圆柱壳体，中部与上阀体11配合形成环形密封腔，安装在凸台下方的轴用活塞15将该环形密封圈分成上下两部分(112和113)，分别与上阀体上的上、下液压通道(3和4)连通；轴用活塞15的下部装有固定卡簧16，将活塞15固定在凸台和固定卡簧16之间；上阀芯13的底端外侧设置有卡簧沟槽，用于安装轴用弹性卡簧23，可与下阀体19内侧的卡簧沟槽18配合，实现流量的多级控制；底端内侧有内螺纹，可与悬挂套20螺纹连接。

如图9所示，悬挂套20为圆柱壳体，上端外侧有外螺纹，可与上阀芯13螺纹连接；下部沿圆周设置一段第二半球状凹槽201，可与下阀芯21通孔211中的锁定球22配合；悬挂套20底端外侧有一段第一阶梯凸台202，可与下阀芯21内侧的第一阶梯凸台202配合，拉动下阀芯21向上运动；底端内侧设计成圆弧形，可减少管内液体对悬挂套20的压力影响，增强位置锁定的可靠性。由于悬挂套20长度较短且下部开口设计成圆弧状，因此井筒液在其上因压力差产生的压力很小，不会使悬挂套20产生轴向的移动。

如图10所示，下阀芯21为上部有第二阶梯凸台202的圆柱壳体，第二阶梯凸台202可与悬挂套20底端的第二第一阶梯凸台202配合；下阀芯21的上部沿圆周方向均布8个通孔211，用于安放锁定球22，底端外侧有倒角，可与金属密封座27顶端的倒角配合，实现金属接触密封。

如图11所示，本发明实施例提供的阀芯位置检测装置由弹性体上盖板5、铝合金弹性体7、光纤光栅传感器6、上顶板8、弹簧9和下顶板10组成；

下顶板10上端安装有弹簧9，弹簧9上端安装有上顶板8，上顶板8上端安装有铝合金弹性体7，铝合金弹性体7上安装有光纤光栅传感器6，铝合金弹性体7上侧安装有弹性体上盖板5。

铝合金弹性体7放置在弹性体上盖5和上顶板8组成的环形空间中，铝合金弹性体7的中部有环形沟槽，受压时沟槽处产生变形；光纤光栅传感器6粘贴在弹性体7的一侧，可随沟槽一起产生形变，光纤光栅传感器6通过上阀体11上的光纤接线孔2与光纤连接将波长信号输出到地面解调设备；所述四个弹簧9沿圆周方向均匀分布，上端顶在上顶板8下面，下端顶在下顶板10上面；下顶板10安放在上阀芯13的顶端。检测原理为：当流量控制装置处在不同流量级时，即上阀芯13底部的弹性卡簧23与下阀体19内侧的不同卡簧沟槽18配合时，上阀芯13相对于初始位置(即图1中阀口全关位置)的轴向位移量不同，从而对弹簧9的压缩量不同，则弹簧9通过上顶板8对铝合金弹性体7的压力也不同，根据铝合金弹性体7的变形特点，不同压力下沟槽处产生的形变量不同，因此将光纤光栅传感器6粘贴在沟槽处对应的形变量也不同，从而光纤光栅传感器6输出的波长偏移量不同。根据所选铝合金弹性体7的特性，即可获得光纤光栅传感器6输出的波长偏移量与上阀芯13轴向位移的对应关系，从而在地面读取波长偏移量就可以获取阀芯在阀体中的精确位置。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下多级流量控制系统，其特征在于，所述井下多级流量控制系统设置有：

上接头；

上接头与上阀体螺纹连接，上阀体和下阀体螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯；

阀芯设置有上阀芯，上阀芯通过悬挂套与下阀芯连接，上阀芯上端安装有阀芯位置检测装置；

所述上阀芯与上阀体之间卡接有第一O形密封圈，上阀芯与下阀体之间安装有第二O形密封圈、卡簧沟槽和轴用弹性卡簧；

上阀体下端设置有内螺纹，下阀体上端设置有外螺纹，下阀体与上阀体螺纹连接；下阀体底部设置内螺纹，与常用油管螺纹连接；

上阀芯为中部外侧有上阀芯凸台的圆柱壳体，上阀芯的中部与上阀体配合形成环形密封腔，安装在上阀芯凸台下方的轴用活塞将该环形密封腔分成上下两部分，分别与上阀体上的上、下液压通道连通；

上阀芯的底端外侧设置有卡簧沟槽，用于安装轴用弹性卡簧，与下阀体内侧的卡簧沟槽配合，实现流量的多级控制；

上阀芯底端内侧有内螺纹，与悬挂套螺纹连接；

所述下阀体为下端壁厚的圆柱壳体，上端外侧设置密封管螺纹；上部内侧间隔分布五个卡簧沟槽，与上阀芯底部安装的轴用弹性卡簧配合，分布对应阀口的五个不同开度；

下阀体中部内侧沿圆周设置一段半球状凹槽，与下阀芯通孔中的锁定球配合，实现阀口关闭状态下的锁定；

下阀体下部沿圆周均布四个矩形阀口，阀口下部内侧设置一个凸台，用于放置蝶簧组实现金属接触密封，下阀体底端壁厚，设置内螺纹，与常用油管螺纹连接。

2.如权利要求1所述的井下多级流量控制系统，其特征在于，所述下阀体与下阀芯之间卡接有第四O形密封圈，下阀体底侧设置有一处金属接触密封；

金属接触密封设置有金属密封座，金属密封座坐在蝶簧组上，蝶簧组安放在下阀体内部的凸台上；

金属密封座采用40CrMnMo材料，下阀芯采用42CrMo材料。

3.如权利要求2所述的井下多级流量控制系统，其特征在于，所述下阀体右侧设置有矩形阀口，矩形阀口上侧下阀体与下阀芯之间卡接有第三O形密封圈；

下阀芯为上部有第二阶梯凸台的圆柱壳体，第二阶梯凸台与悬挂套底端的第一阶梯凸台配合；

下阀芯上部沿圆周方向均匀设置8个通孔，通孔放置锁定球，下阀芯底端外侧有倒角，与金属密封座顶端的倒角配合，实现金属接触密封；

其中，下阀芯采用42CrMo材料。

4.如权利要求1所述的井下多级流量控制系统，其特征在于，轴用活塞下端固定有固定卡簧；

所述悬挂套为圆柱壳体，上端外侧有外螺纹，与上阀芯螺纹连接；

悬挂套底端外侧有一段阶梯凸台，与下阀芯内侧上部的第二阶梯凸台配合；且悬挂套底端内侧设计成圆弧形。

5.如权利要求1所述的井下多级流量控制系统，其特征在于，所述上阀体为内侧中部有一段阶梯凸台的圆柱壳体，上端设置内螺纹，与上接头螺纹连接；

上阀体壁一侧设置有光纤接线孔，另一侧设置有上液压通道和下液压通道。

6.如权利要求1所述的井下多级流量控制系统，其特征在于，所述阀芯位置检测装置设置有下顶板，下顶板上端安装有弹簧，弹簧上端安装有上顶板；

上顶板上端安装有铝合金弹性体，铝合金弹性体上安装有光纤光栅传感器，铝合金弹性体上侧安装有弹性体上盖板；

所述铝合金弹性体放置在弹性体上盖和上顶板组成的环形空间中，铝合金弹性体的中部有环形沟槽，光纤光栅传感器粘贴在铝合金弹性体的一侧；

光纤光栅传感器通过上阀体上的光纤接线孔与光纤连接将波长信号输出到地面解调设备；

弹簧上端顶在上顶板下面，下端顶在下顶板上面，弹簧为四个弹簧，四个弹簧沿圆周方向均匀分布。

7.一种实施权利要求6所述井下多级流量控制系统的井下多级流量控制方法，其特征在于，所述井下多级流量控制方法包括：阀口全关且锁定状态，下阀芯与金属密封座接触，利用蝶簧组的弹性反力实现金属接触密封；悬挂套将锁定球限制在凹槽中，实现对下阀芯位置的机械锁定；上阀芯底部的弹性卡簧卡在下阀体内侧最下面的卡簧沟槽中；

实现阀口开启，从地面通过下液压通道向下活塞腔通入高压油，推动活塞向上运动，使弹性卡簧从沟槽中脱离，上阀芯向上运动，同时带动悬挂套向上运动，此时悬挂套的凹槽与下阀芯的通孔对齐，悬挂套底部的凸台与下阀芯的凸台接触，锁定球在凹槽的挤压力作用下移动到凹槽中，此时对下阀芯的机械锁定被解除；上阀芯再继续带动悬挂套向上运动，悬挂套通过凸台带动下阀芯向上运动，阀口被打开，阀芯一直运动到上阀芯底部的弹性卡簧与第二个卡簧沟槽配合处停止；上阀芯移动的距离即卡簧沟槽和的间隔距离，也就是弹簧的压缩量，根据位置检测的原理，在地面获得此时光纤光栅传感器输出的波长偏移量，将测得值与理论值比较，可精确检测阀芯是否移动到指定位置；

阀口的关闭，从地面通过上液压通道向上活塞腔通入高压油，推动活塞向下运动，从而上阀芯带动悬挂套向下运动，此时锁定球被悬挂套的凹槽和下阀体的内壁限制在通孔中，通过悬挂套的凹槽推动锁定球进而带动下阀芯向下运动，当锁定球随下阀芯运动到通孔与下阀体上的凹槽对齐时，悬挂套将锁定球挤入凹槽中，此时钢球不再阻碍悬挂套的运动，悬挂套和上阀芯向下运动一小段距离，完成阀口关闭和机械锁定。

8.一种智能井生产控制系统，其特征在于，所述智能井生产控制系统用于实施权利要求1~6任意一项所述井下多级流量控制系统。

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