CN114352228A - 一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田智能注水技术领域，尤其涉及一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪。该波码通讯电动测封一体化智能分注仪包括设备主体，设备主体包括中心管、活塞筒、中间接头、坐封电机以及护筒，活塞筒套装在中心管外周，中间接头靠近中心管的一端套设有环形筒；护筒一端内壁连接在中间接头的外壁上。上接头，上接头的下端面朝远离下端面的方向内凹形成第一台阶，且第一台阶向远离下端面方向内凹在四周形成内螺纹。下接头，中间接头插接在下接头内部。其中，中间接头的空腔形成驱动活塞腔，驱动活塞腔安装有驱动活塞，中间接头安装有电机安装座，电机安装座上安装有坐封电机，坐封电机的一端连接有驱动丝杠。该波码通讯电动测封一体化智能分注仪在使用过程中故障率低、设备稳定。

Description

一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪

技术领域

本发明属于油田智能注水技术领域，尤其涉及一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪。

背景技术

精细分层注水工艺在油田智能注水技术领域被广泛应用。在相关技术中，常采用电动泵向扩张式胶筒内部充油以达到坐封效果，但是该种电动封隔方式常常存在着设备故障率高、不稳定的问题。

发明内容

本申请公开了一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪，该波码通讯电动测封一体化智能分注仪在使用过程中故障率低、设备稳定。

本申请公开的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，包括：

设备主体，所述设备主体包括中心管、活塞筒、中间接头、坐封电机以及护筒，所述活塞筒套装在所述中心管外周，所述中间接头为空腔结构，且所述中间接头的内壁与所述中心管连接，所述中间接头靠近所述中心管的一端套设有环形筒，且所述环形筒设置于所述活塞筒与所述中间头之间，所述中间接头与所述环形筒之间能够相对滑动；所述护筒一端内壁连接在所述中间接头的外壁上；

上接头，所述上接头的下端面朝远离下端面的方向内凹形成第一台阶，且所述第一台阶向远离下端面方向内凹在四周形成内螺纹，所述中心管的外周与所述内螺纹连接；

下接头，所述中间接头插接在所述下接头内部，且所述护筒的内壁与所述下接头的外壁连接；

其中，所述中间接头的空腔结构形成驱动活塞腔，所述驱动活塞腔内部安装有驱动活塞，所述中间接头远离所述驱动活塞的位置安装有电机安装座，所述电机安装座上安装有坐封电机，所述坐封电机靠近驱动活塞的一端连接有驱动丝杠。

进一步地，所述中间接头上还设置有主控组件、电池组件、油腔压力传感器、水嘴组件以及磁簧开关；

其中，所述水嘴组件的尾端安装有水嘴电机，所述水嘴电机用于调节注水量，所述主控组件包括内压传感器、外压传感器和主控电路板，所述主控电路板用于控制所述波码通讯电动测封一体化智能分注仪。

进一步地，所述环形筒、所述中间头，所述活塞简以及所述中心管围合形成液压油腔，所述活塞筒靠近所述液压油腔的位置开设有注油孔并与所述液压油腔相通，所述注油孔内安装有注油孔堵头；

所述中间接头上与所述驱动活塞腔相邻设置有液压油取压孔，所述油腔压力传感器用于通过所述液压油取油孔检测所述液压油腔压力。

进一步地，所述第一台阶、所述中心管及所述上接头围合形成空气腔，所述空气腔中设置有活塞堵头。

进一步地，所述空气腔与所述液压油腔横截面积相等。

进一步地，所述驱动丝杠上加工有凸台，所述中间接头外壁设置有导向槽，所述凸台卡在导向槽内，以限制所述驱动活塞转动；所述驱动丝杠尾端安装有轴承，所述驱动丝杠通过所述轴承与所述坐封电机连接。

进一步地，所述导向槽、所述轴承、所述电机安装座、所述坐封电机分别有4个，且分别围绕所述中间接头均匀分布。

进一步地，所述坐封电机尾端安装有坐封霍尔，所述坐封霍尔用于计算所述坐封电机旋转以及所述驱动活塞行程，且所述坐封霍尔的数量为4个。

进一步地，所述上接头靠近所述活塞筒的一端设置有沉砂割缝。

进一步地，所述活塞筒上套设有多个隔环和胶筒，且所述隔环与所述胶筒交替设置。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明中的波码通讯电动测封一体化智能分注仪在使用过程中故障率低、设备稳定。

具体为，在本发明中，波码通讯电动测封一体化智能分注仪包括设备主体，上接头以及下接头。其中设备主体包括中心管、活塞筒、中间接头、坐封电机以及护筒。，本发明中通过安装在驱动活塞腔中的驱动活塞与坐封电机以及驱动丝杠配合的形式，利用液压原理进行力的放大，使用较小尺寸和扭矩的坐封电机即可获得很大的坐封推力，相比较传统的齿轮等机械增力机构，该发明各个坐封电机转速的差异均不会对整个坐封机构造成任何影响，摩擦损失小和可靠性高。

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是本申请实施例中波码通讯电动测封一体化智能分注仪的结构示意图；

图2是本申请实施例中波码通讯电动测封一体化智能分注仪部分内部组件示意图；

图3是本申请实施例中波码通讯电动测封一体化智能分注仪部分内部组件另一角度示意图；

图4是本申请实施例中中间接头结构示意图。

附图标记：

1-中心管、11-空气腔、111-活塞堵头；

2-活塞筒、21-液压油腔、211-注油孔、212-注油孔堵头、22-隔环、23-胶筒；

3-中间接头、31-驱动活塞腔、311-液压油取压孔、32-驱动活塞、33-电机安装座、34-磁簧开关、35-驱动丝杠、351-导向槽、352-轴承、36-主控组件、361-内压传感器、362-外压传感器、363-主控电路板；

37-电池组件、38-油腔压力传感器、39-水嘴组件、391-水嘴电机；

4-坐封电机、41-坐封霍尔、5-护筒、6-环形筒、7-上接头、71-沉砂割缝、8-下接头、9-中心测试通道。

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。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合具体实施例和附图对本申请的技术方案作进一步的说明。

本申请实施例公开了一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪，该波码通讯电动测封一体化智能分注仪包括：

设备主体，设备主体包括中心管1、活塞筒2、中间接头3、坐封电机4以及护筒5，活塞筒2套装在中心管1外周，中间接头3为空腔结构，且中间接头3的内壁与中心管1连接，中间接头3靠近中心管1的一端套设有环形筒6，且环形筒6设置于活塞筒2与中间头之间，中间接头3与环形筒6之间能够相对滑动；护筒5一端内壁连接在中间接头3的外壁上。

上接头7，上接头7的下端面朝远离下端面的方向内凹形成第一台阶，且第一台阶向远离下端面方向内凹在四周形成内螺纹，中心管1的外周与内螺纹连接；

下接头8，中间接头3插接在下接头8内部，且护筒5的内壁与下接头8的外壁连接。

其中，中间接头3的空腔结构形成驱动活塞32腔31，驱动活塞32腔31内部安装有驱动活塞32，中间接头3远离驱动活塞32的位置安装有电机安装座33，电机安装座33上安装有坐封电机4，坐封电机4靠近驱动活塞32的一端连接有驱动丝杠35。

如图1所示，该仪器最上端为上接头7，内部通过螺纹连接中心管1并通过O形圈密封。中心管1外侧套装有活塞筒2，两者通过O形圈密封，并可相对滑动。

在活塞筒2上端、上接头7内侧安装有活塞堵头111，活塞堵头111与活塞筒2螺纹固定并用O形圈密封；活塞堵头111与上接头7内侧形成空气腔11。

上接头7下端加工有沉砂割缝71，保证当活塞堵头111运动时，水流能够自由进入活塞堵头111下端的空间，同时将大颗粒砂石排除在外，避免砂卡。

上接头7下端，在活塞筒2上套装有多个隔环22和胶筒23。活塞筒2下端为大直径环形筒6，环形筒6套装在中间接头3上，并用O形圈密封，两者之间可相互滑动，并且形成液压油腔21，并充满高温液压油。

中心管1下端螺纹固定在中间接头3上端。活塞筒2端部加工有注油孔211，并安装有注油孔堵头212。空气腔11与液压油腔21横截面积相等，保证活塞筒2在井下带压环境中处于平衡压力状态。中间接头3结构如图4所示。其圆周加工有4个驱动活塞32腔31，内部安装有驱动活塞32。驱动活塞32腔31与液压油腔21联通。

驱动活塞32另一端加工有内螺纹，与驱动丝杠35形成螺旋传动运动副，还加工有凸台，凸台卡在中间接头3上的导向槽351内，使得驱动活塞32只能在驱动活塞32腔31内往复移动而不能转动。

驱动丝杠35尾端安装轴承352并连接坐封电机4。驱动丝杠35、轴承352均被电机安装座33固定在中间接头3上。坐封电机4固定在电机安装座33上，坐封电机4尾端安装有坐封霍尔41，坐封霍尔41用于计算坐封电机4旋转圈数和驱动活塞32的行程。上述驱动活塞32、驱动丝杠35、驱动活塞32腔31、导向槽351、轴承352、电机安装座33、坐封电机4、坐封霍尔41等零部件共有四组，沿中间接头3圆周均布。

当坐封电机4旋转时，带动驱动丝杠35一起旋转，驱动活塞32在驱动活塞32腔31内向上移动，挤压液压油腔21内的液压油使其压力升高，由于液压油腔21的面积远大于4个驱动活塞32腔31的面积，液压油压力升高后将对活塞筒2产生很大的向上的推力，挤压活塞筒2进行坐封，坐封电机4反向旋转时则解封。

请参阅图1和图2，中间接头3上还安装有主控组件36、电池组件37、油腔压力传感器38、水嘴组件39和磁簧开关34。

请参阅图3，水嘴组件39尾端安装有水嘴电机391，能够根据程序和命令进行水嘴开度调节，调整注水水量的大小。主控组件36上安装有内压传感器361、外压传感器362和主控电路板363，能够测量仪器内部和外部压力，还安装有主控电路板363，用于控制整个仪器。电池组件37为整个仪器提供能量来源，保证仪器正产工作。

请参阅图1和图4，油腔压力传感器38通过液压油取压孔311实时监测液压油腔21内压力，当坐封时，液压油腔21内压力升高，压力的大小代表着坐封力的大小，当液压油腔21内压力达到预设值时即可停止坐封，当压力降低可控制坐封电机4进行继续坐封，保证坐封压力。磁簧开关34可在仪器进行超低功耗休眠时，外部人为唤醒仪器。

仪器最外部为护筒5，护筒5下端螺纹连接下接头8。下接头8与护筒5和中间接头3尾端均用O形圈密封。整个仪器中间留有中心测试通道9用于下放其他测试仪器。

与现有技术相比，本申请实施例中的波码通讯电动测封一体化智能分注仪在使用过程中故障率低、设备稳定。

具体为，在本申请实施例中，波码通讯电动测封一体化智能分注仪包括设备主体，上接头7以及下接头8。其中设备主体包括中心管1、活塞筒2、中间接头3、坐封电机4以及护筒5。一方面，本申请实施例中通过安装在驱动活塞32腔31中的驱动活塞32与坐封电机4以及驱动丝杠35配合的形式，利用液压原理进行力的放大，使用较小尺寸和扭矩的坐封电机4即可获得很大的坐封推力，相比较传统的齿轮等机械增力机构，该申请实施例各个坐封电机4转速的差异均不会对整个坐封机构造成任何影响，摩擦损失小和可靠性高。

另一方面，该仪器整体长度约为1500mm，相比之下，传统封隔器+配水器+油管短接的单层长度一般在3000mm以上，整体仪器串长度缩短一半，降低了操作难度，更适用与小卡距精细注水作业。该仪器还集成管柱坐封、解封，智能注水，自动测调，压力温度监测，验封等多种功能，真正做到了一机多用，一种仪器即可满足所有分层注水工艺的所有需求。

此外，该仪器采用电动坐封，避免了传统封隔器上提解封力过大，起井困难的问题。验封失败时，可控制封隔器二次坐封，避免了传统封隔器不能重复坐封的问题。该仪器使用压力波进行井下通讯，避免了电缆施工复杂，不能带压作业等缺点。

进一步地，该仪器具有中心测试通道9，能够保证其他测试作业的顺利进行。在某一层位水嘴堵死或者仪器故障无法注水时，可控制下一层封隔器解封，利用下一层仪器给两层同时注水，避免彻底停注，待下次其他作业时再更顺便换维护，减少了维护成本。

需要说明的是，传统机械封隔器和单独电动封隔器均是粗狂式高压坐封，或者控制压缩行程进行坐封，在井下温度、环境变化时不能保持坐封力恒定，进而导致失封等问题。本发明仪器可通过油腔压力传感器38直接测量计算坐封力的大小，可对坐封力进行精细控制和维持，最大程度的保证了坐封的可靠性。同时当仪器通过验封动作判断坐封时效时，可精确控制增大坐封力以增强坐封效果。通过油腔压力传感器38，当液压油腔21内压力随温度变化时，可自动调整驱动活塞32位置，稳定压力，进而维持胶筒23的解封或者坐封状态，使仪器不受液压油受膨胀的影响。

为了更加清楚的说明本申请实施例中的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，本申请实施例还公开了本波码通讯电动测封一体化智能分注仪的使用方法，具体有以下步骤：

1、将多只该仪器分别串进注水管柱内下井。

2、管柱作业完毕，安装井口，井口安装压力脉冲发生装置，并架设地面控制器连接井下仪和远传设备。

3、下发压力波命令控制各个层位仪器进行电动坐封。坐封时主控组件36监测到井筒内的压力波信号，主控电路板363解析命令后控制4台坐封电机4转动，坐封电机4带动驱动丝杠35转动，通过螺旋传动，使驱动活塞32向前移动，进而挤压液压油腔21内的液压油使其压力升高。活塞筒2两侧密封面积相等，压力均为大气压，处于平衡压状态保持不动，当液压油腔21内压力升高时，将推动活塞筒2向前移动，进而压缩胶筒23进行坐封。当油腔压力传感器38检测到液压油腔21内压力达到预设值后，坐封结束。坐封霍尔41可以记录坐封电机4旋转圈数，进而判断驱动活塞32位置。

如图1所示结构，液压油腔21外径为φ94mm，内径为φ54mm；驱动活塞32直径为φ15mm，数量为4个，则通过液压原理，4个驱动活塞32的总推力将被放大6.6倍施加到活塞筒2上。

假设驱动丝杠35直径8mm，螺距1.5mm，坐封电机4额定扭矩为4N.m，则通过计算可知，单个驱动活塞32可产生479.6kg的推力，最终在活塞筒2上产生的坐封推力为12.66吨，远超一般机械封隔器7吨的坐封推力。

4、通过主控组件36测量内外压进行逐层验封，若发现某一层封隔器密封不严，则控制该层仪器二次坐封。若验封再次失败，则提高油腔压力传感器38预设值，增加坐封压力再次坐封。

5、坐封和验封完成后，根据注水制度进行逐层调配和注水，主控组件36实时监测内压、外压、流量、水嘴开度等信息，并根据预设值调节水嘴开度，进行流量调配和稳流动作。

6、当需要读取井下数据或者更改配水流量时，由地面压力脉冲发生装置产生井筒压力脉冲，井下仪收到后，进行相应动作，或者将所需数据进行编码，通过水嘴组件39开关产生井筒内压力波动信号，将数据上传给地面控制器进行接收和解码。

7、当发现有某一层水嘴堵死，或者仪器故障时，控制下层智能分注仪进行解封动作，将两层联通，同时调节下层智能分注仪注水量为两层总注水量，可暂时避免停注和起井作业，减少产量损失和作业费用。

8、当检测到液压油腔21压力变化，则控制坐封电机4动作，调整液压油腔21内压力，维持坐封力。

9、当温度升高，液压油受热膨胀导致油腔内压力变化时，则控制坐封电机4动作，调整液压油腔21内压力，维持坐封力。

10、当需要进行管柱大修时，控制各层智能分注仪进行解封动作，之后可进行常规起管柱作业。避免机械式封隔器解封时所需的巨大上提力和卡井及管柱断裂的风险。

以上对本发明实施例公开的一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的波码通讯电动测封一体化智能分注仪及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述波码通讯电动测封一体化智能分注仪包括：

设备主体，所述设备主体包括中心管、活塞筒、中间接头、坐封电机以及护筒，所述活塞筒套装在所述中心管外周，所述中间接头为空腔结构，且所述中间接头的内壁与所述中心管连接，所述中间接头靠近所述中心管的一端套设有环形筒，且所述环形筒设置于所述活塞筒与所述中间头之间，所述中间接头与所述环形筒之间能够相对滑动；所述护筒一端内壁连接在所述中间接头的外壁上；

上接头，所述上接头的下端面朝远离下端面的方向内凹形成第一台阶，且所述第一台阶向远离下端面方向内凹在四周形成内螺纹，所述中心管的外周与所述内螺纹连接；

下接头，所述中间接头插接在所述下接头内部，且所述护筒的内壁与所述下接头的外壁连接；

其中，所述中间接头的空腔结构形成驱动活塞腔，所述驱动活塞腔内部安装有驱动活塞，所述中间接头远离所述驱动活塞的位置安装有电机安装座，所述电机安装座上安装有所述坐封电机，所述坐封电机靠近驱动活塞的一端连接有驱动丝杠。

2.根据权利要求1所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述中间接头上还设置有主控组件、电池组件、油腔压力传感器、水嘴组件以及磁簧开关；

其中，所述水嘴组件的尾端安装有水嘴电机，所述水嘴电机用于调节注水量，所述主控组件包括内压传感器、外压传感器和主控电路板，所述主控电路板用于控制所述波码通讯电动测封一体化智能分注仪。

3.根据权利要求2所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述环形筒、所述中间头，所述活塞简以及所述中心管围合形成液压油腔，所述活塞筒靠近所述液压油腔的位置开设有注油孔并与所述液压油腔相通，所述注油孔内安装有注油孔堵头；

所述中间接头上与所述驱动活塞腔相邻设置有液压油取压孔，所述油腔压力传感器用于通过所述液压油取油孔检测所述液压油腔压力。

4.根据权利要求3所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述第一台阶、所述中心管及所述上接头围合形成空气腔，所述空气腔中设置有活塞堵头。

5.根据权利要求4所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述空气腔与所述液压油腔横截面积相等。

6.根据权利要求1所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述驱动丝杠上加工有凸台，所述中间接头外壁设置有导向槽，所述凸台卡在导向槽内，以限制所述驱动活塞转动；所述驱动丝杠尾端安装有轴承，所述驱动丝杠通过所述轴承与所述坐封电机连接。

7.根据权利要求6所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述导向槽、所述轴承、所述电机安装座、所述坐封电机分别有4个，且分别围绕所述中间接头均匀分布。

8.根据权利要求7所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述坐封电机尾端安装有坐封霍尔，所述坐封霍尔用于计算所述坐封电机旋转以及所述驱动活塞行程，且所述坐封霍尔的数量为4个。

9.根据权利要求1至8任一项所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述上接头靠近所述活塞筒的一端设置有沉砂割缝。

10.根据权利要求1至8任一项所述的波码通讯电动测封一体化智能分注仪，其特征在于，所述活塞筒上套设有多个隔环和胶筒，且所述隔环与所述胶筒交替设置。

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