CN117211745A - 一种大排量缆控测调智能配水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大排量缆控测调智能配水器，包括依次连接的上接头、本体和下接头；上接头和下接头内均形成轴向通孔，轴向通孔内设有电缆接头和总线接头；本体内部设有密封腔，密封腔内从上到下依次设有相互连接的控制单元、调节模块、水嘴套和压力短节；控制单元的上端形成接线口，下端连接连线接头；调节模块的电机模块连接调节轴，调节轴在出水圆孔的上下往复运动；水嘴套的上、下部分别设有出水圆孔和进水圆孔，在进水圆孔和出水圆孔之间设有陶瓷孔板；压力短节的通讯、电源线与调节模块的通讯、电源线共同连接至连线接头。本发明配注器可随注水管柱入井，实现海上油田小井眼注水井多层段、大排量智能分注，并实时监测井下流量、压力数据。
Description
技术领域
本发明涉及海上油田采油工艺分层注水技术领域，特别涉及一种大排量缆控测调智能配水器。
背景技术
注水开发作为保证油田长期高产、稳产的重要技术手段，广泛应用于国内陆地油田和海上油田。海上油田层间非均质性严重、层间注入压差大，需采用多层段精细注水工艺精确控制各层注水量，以达到最高效的注水增产效果。现有海上油田注水工艺以缆控智能注水为主打，可实现注水井井下参数的实时监测和分层注水量的在线调配，且不占作业窗口，不受井斜限制，满足海上油田的多层段分层注水需求。但目前该工艺仅在4.75″防砂内通径注水井中成熟应用，针对于小井眼注水井的小尺寸、大排量智能测调注水需求，仍无法有效满足。
发明内容
本发明为了解决现有配水器无法满足海上油田大斜度小井眼注水井分层测试、调配及大排量注入的问题，提供一种大排量缆控测调智能配水器。该配水器可实现海上油田小井眼注水井多层段、大排量智能分注，并实时监测井下流量、压力数据。
本申请是采用以下技术方案得以实现的。
一种大排量缆控测调智能配水器，包括依次连接的上接头、本体和下接头；所述上接头内形成偏心过流通道，偏心过流通道的一侧形成轴向通孔，轴向通孔的上部设置第一电缆接头，下部设置第一总线接头；所述下接头内形成偏心过流通道，偏心过流通道的一侧形成轴向通孔，轴向通孔的上部设置第二总线接头，下部设置第二电缆接头；
所述本体内部轴向设有注入通道和密封腔，注入通道与上接头和下接头的偏心过流通道连通；所述注入通道和密封腔间隔壁的中下部径向贯穿设置来水孔；所述本体外壁中部径向贯穿设置注水孔；
所述密封腔内从上到下依次设有相互连接的控制单元、调节模块、水嘴套和压力短节；所述控制单元的上端形成接线口，下端连接连线接头；所述调节模块包括电机模块，电机模块通过传动轴连接调节轴，调节轴在出水圆孔的上下往复运动；所述水嘴套的上、下部分别设置径向贯穿的出水圆孔和进水圆孔，进水圆孔和出水圆孔的位置分别与来水孔和注水孔对应；在所述水嘴套内进水圆孔和出水圆孔之间设有陶瓷孔板；所述压力短节的通讯、电源线与调节模块的通讯、电源线共同连接至连线接头。
进一步的，所述上接头和本体之间通过第一连接套和第一压块连接；所述本体和下接头之间通过第二连接套和第二压块连接。
更进一步的，所述第一压块与上接头的下端外壁螺纹连接，第一连接套套设在第一压块外，且第一连接套的内壁中部与本体的上端外壁螺纹连接；所述第二压块与本体的下端外壁螺纹连接，第二连接套套设在第二压块外，且第二连接套的内壁中部与下接头的上端外壁螺纹连接。
进一步的，所述上接头轴向通孔的下端与密封腔上端之间设有第一防转块；所述密封腔的下端与下接头轴向通孔上端之间设有第二防转块。
进一步的，所述控制单元包括控制模块，控制模块外设有防护筒，防护筒的下端通过连接套与调节模块连接。
进一步的，所述电机模块外套设套筒，套筒的上端通过穿越套连接连接套，套筒的下端连接水嘴套；所述穿越套径向设置贯穿单侧壁厚的过线孔。
进一步的，所述水嘴套的内、外壁之间设置轴向贯穿的月牙槽。
更进一步的，所述月牙槽与出水圆孔、进水圆孔在径向圆周上呈90°夹角分布。
进一步的，所述压力短节包括穿线短节、压力传感器模块和外筒；所述穿线短节的上、下两端分别与水嘴套和外筒连接；所述压力传感器模块集成在外筒内部；所述穿线短节径向设置单侧贯穿孔。
本申请具有以下有益效果。
(1)本发明的配水器可实现海上油田小井眼注水井井下参数监测和分层注水量调节；
(2)本发明配水器中的电控部件位于工具偏心通道内，工具内部预留中心下入通道，可以进行钢丝、电缆作业；
(3)本发明的配水器采用全通道过流注水，注水量大，尺寸受限的情况下，可满足海上油田小井眼注水井测调注水需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线剖面图；
图3是图1中沿B-B线剖面图；
图4是图1中沿C-C线剖面图；
图5是本发明上接头的结构示意图；
图6是本发明下接头的结构示意图；
图7是本发明水嘴套的结构示意图。
其中，1.上接头；1-1.第一穿线通孔；1-2.第一扩径通孔；2-1.第一连接套；2-2.第二连接套；3-1.第一压块；3-2.第二压块、4.本体；4-1.注入通道；4-2.密封腔；4-3.来水孔；4-4.注水孔；5.下接头；5-1.第二扩径通孔；5-2.第二穿线通孔；6-1.第一电缆接头；6-2.第二电缆接头；7-1.第一总线接头；7-2.第二总线接头；8-1.第一防转块；8-2.第二防转块；9.控制单元；9-1.控制模块；9-2.防护筒；10.连接套；11.第三压块；12.连线接头；13.调节模块；13-1.穿越套；13-2.橡胶挡环；13-3.电机模块；13-4.套筒；13-5.传动轴；13-6.调节轴；14.陶瓷孔板；15.水嘴套；15-1.月牙槽；15-2.出水圆孔；15-3.进水圆孔；16.压力短节；16-1.穿线短节；16-2.压力传感器模块；16-3.外筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
如图1-7所示，一种大排量缆控测调智能配水器，包括上接头1、第一连接套2-1、第二连接套2-2、第一压块3-1、第二压块3-2、本体4、下接头5、第一电缆接头6-1、第二电缆接头6-2、第一总线接头7-1、第二总线接头7-2、第一防转块8-1、第二防转块8-2、控制单元9、连接套10、第三压块11、连线接头12、调节模块13、陶瓷孔板14、水嘴套15和压力短节16。
所述上接头1与本体4通过第一连接套2-1螺纹连接；所述本体4与下接头5通过第二连接套2-2螺纹连接；所述控制单元9、调节模块13、陶瓷孔板14、水嘴套15、压力短节16均位于本体4内部。
具体的，所述上接头1整体呈圆筒形结构，圆筒上端内壁设置油管扣，圆筒下端内壁设置不规则偏心过流通道，并由上至下设置光滑过度倒角，圆筒下端外壁设置两段缩颈台阶，上段缩颈台阶为光滑外壁，下段缩颈台阶设置螺纹结构；所述上接头1内、外壁之间设置轴向通孔，轴向通孔上端形成第一穿线通孔1-1，下端形成第一扩径通孔1-2；所述第一穿线通孔1-1与第一扩径通孔1-2在轴向上形成台阶；所述第一穿线通孔1-1上端设置第一电缆接头6-1，下端设置第一总线接头7-1；所述下端第一扩径通孔1-2内部设置螺纹结构，与第一防转块8-1螺纹连接。
所述第一连接套2-1、第二连接套2-2均呈圆筒形结构，圆筒内筒设置三段缩颈台阶，上段缩颈台阶为光滑内壁，设置静密封结构，中段缩颈台阶设置螺纹结构，下段缩颈台阶为光滑外壁。所述第一连接套2-1上段光滑内圆筒轴向环套在上接头1下端的光滑外壁处，中段内壁螺纹结构与本体4上端螺纹连接；所述第一连接套2-2上段光滑内圆筒轴向环套在本体4下端的光滑外壁处，中段内壁螺纹结构与下接头5上端螺纹连接。
所述第一压块3-1、第二压块3-2均呈圆筒形结构，圆筒外壁设置为光滑圆筒，圆筒内壁设置为连接螺纹。所述第一压块3-1位于第一连接套2-1内部，与上接头1下端外壁的螺纹结构连接；所述第二压块3-2位于第二连接套2-2内部，与本体4下端螺纹连接。
所述本体4呈圆筒形结构，圆筒外壁上端设置螺纹结构，下端设置两段缩颈台阶，下段缩颈台阶设置螺纹结构，上段缩颈台阶设置为光滑外壁。本体4内部设置两个轴向通孔，分别为注入通道4-1和密封腔4-2；所述注入通道4-1设置为不规则偏心通道，与上接头1和下接头5的偏心过流通道联通；所述密封腔4-2设置为偏心圆形通孔，分别与上接头1下端的第一扩径通孔1-2和下接头5上端的第二扩径通孔5-1轴向对应；在密封腔4-2内壁上、下位置设置环周内台阶，并分别通过第一防转块8-1和第二防转块8-2与上接头1和下接头5密封连接；所述本体4内部的中下位置处设置径向长条形来水孔4-3，联通注入通道4-1与密封腔4-2；所述本体4中部外壁处设置长条形注水孔4-4，径向贯穿本体4的外壁，联通密封腔4-2与配水器外部；所述密封腔4-2内部设置控制单元9、调节模块13、陶瓷孔板14、水嘴套15和压力短节16。
所述控制单元9包括控制模块9-1和防护筒9-2，控制单元9通过连接套10与调节模块13螺纹连接。所述控制模块9-1固定在防护筒9-2内部，上端预留接线口，下部连接连线接头12；所述防护筒9-2上端设置圆形出线口，下端外壁设置两段缩颈台阶，上段缩颈台阶设置为光滑外壁，与连接套10轴套连接，下段缩颈台阶设置为螺纹结构，与第三压块11螺纹连接；
所述调节模块13包括穿越套13-1、橡胶挡环13-2、电机模块13-3、套筒13-4、传动轴13-5、调节轴13-6。调节模块13上端通过穿越套13-1连接连接套10，下端通过套筒13-4连接水嘴套15；所述穿越套13-1上端、下端外壁分别设置连接螺纹，轴向设置内通孔，径向设置贯穿单侧壁厚的过线孔，穿越套13-1上端连接连接套10，下端连接套筒13-4；所述电机模块13-3的供电线、信号线等与连线接头12连接；
所述水嘴套15整体呈套筒结构，上端设置径向贯穿对称出水圆孔15-2，下端设置径向贯穿对称进水圆孔15-3，内部以中心轴线为中心设置轴向未贯穿孔，包含上未贯穿孔和下未贯穿孔，在水嘴套15内外壁之间设置轴向贯穿月牙槽15-1；所述水嘴套15的内壁出水圆孔15-2的上下两侧设置动密封结构；在所述水嘴套15外壁的进水圆孔15-3上下两侧设置静密封结构；所述上未贯穿孔的上端设置与套筒13-4连接的连接螺纹，下端设置为光滑内壁；所述下未贯穿孔设置连接螺纹，连接压力短节16；所述月牙槽15-1与出水圆孔15-2、进水圆孔15-3在径向圆周上呈90°夹角分布；
所述陶瓷孔板14位于水嘴套15的上未贯穿孔中，并位于进水圆孔15-3和出水圆孔15-2之间；
所述压力短节16包括穿线短节16-1、压力传感器模块16-2及外筒16-3；所述穿线短节16-1的上下两端分别与水嘴套15和外筒16-3螺纹连接；所述压力传感器模块16-2集成在外筒16-3的内部；所述穿线短节16-1径向设置单侧贯穿孔；所述压力传感器模块16-2含有多个压力计，可监测陶瓷孔板14前后压力数据。
所述下接头5整体呈圆筒形结构，圆筒内壁下端设置油管扣，上端设置不规则偏心过流通道，并由上至下设置光滑过度倒角，下接头5外壁上端设置螺纹结构；在下接头5内、外壁之间设置轴向通孔，轴向通孔上端设置第二扩径通孔5-1、下端设置第二穿线通孔5-2；所述第二上端扩径通孔5-1内部设置螺纹结构，与第二防转块8-2螺纹连接；所述第二穿线通孔5-2与第二扩径通孔5-1在轴向上设置台阶；所述第二穿线通孔5-2下端设置第二电缆接头6-2，上端设置第二总线接头7-2。
所述第一防转块8-1、第二防转块8-2整体呈套筒结构，内部设置轴向通孔，外壁一端设置连接螺纹，另一端设置多道静密封；
所述上接头1、第一连接套2-1、本体4、第二连接套2-2、下接头5之间采用O圈静密封结构。
本申请压力短节16的通讯、电源线穿越穿线短节16-1的单侧贯穿孔、水嘴套15的月牙槽15-1、套筒13-4与密封腔4-2的间隙以及穿越套13-1的过线孔后与调节模块13的通讯、电源线共同连接至连线接头12，连线接头12连接控制单元9，控制单元9连接第一总线接头7-1，第一总线接头7-1连接电缆接头6-1，从而实现本发明大排量缆控测调智能配水器的供电及信号传输。
所述第二电缆接头6-2与第二总线接头7-2通过通讯、电源线连接，第二总线接头7-2的通讯、电源线与第一总线接头7-1连接，从而实现下层智能配水器的供电与通讯。
本申请压力短节16内的压力传感器模块16-2可监测陶瓷孔板14前后的注入压力，并将数据传递给控制单元9，并在控制单元9的控制模块9-1中存储数据；控制单元9可控制电机模块13-3中的电机转动，当控制单元9控制电机正向转动时，调节轴13-6轴向向下移动，逐渐遮挡出水圆孔15-2，实现出水圆孔15-2的开度逐渐减小，直至出水圆孔15-2被完全遮挡，调节轴13-6继续向下移动，直至遮挡出水圆孔15-2下方的动密封时，实现出水圆孔15-2全关；当所述控制单元9控制电机反向转动时，调节轴13-6轴向向上移动，逐渐减小对出水圆孔15-2的遮挡，实现出水圆孔15-2的开度增大，直至出水圆孔15-2毫无遮挡，开度开至最大。
现场管柱施工作业时，本发明工具携带单芯钢管电缆随油管下入目的层位，配合层间封隔工具实现多层段测调注水，地面设备通过单芯钢管电缆为井下工具提供电动力，同时实现与井下工具的双向信号传输。
现场注水作业时，流体通过上接头1进入本体4的注入通道4-1中，当流体经过来水孔4-3时，部分流体继续沿注入通道4-1向下注入，部分流体经过来水孔4-3、进水圆孔15-3进入水嘴套15的中心通道，后经过出水圆孔15-2、注水孔4-4注入到目的地层。
现场测调作业时，通过以下方式实现注水量测调：
第一步：地面设备通过钢管电缆向井下本发明工具发送参数测试指令，控制单元9接收地面指令，将压力传感器模块16-2监测的陶瓷孔板14前后的注入压力传递至地面控制设备；
第二步：地面设备根据压差流量计工作原理及计算公式计算出过陶瓷孔板14的注水量，并将注水量数据与油藏需求配注量比较；
第三步：当实际注水量小于油藏需求配注量时，地面设备向井下本发明工具发送增大配注指令，控制单元9接收地面指令后，控制电机模块13-3中电机反向转动，增大出水圆孔15-2的开度，注水量增大；当实际注水量大于油藏需求配注量时，地面设备向井下本发明工具发送减小配注指令，控制单元9接收地面指令后，控制电机模块13-3中电机正向转动，减小出水圆孔15-2的开度，注水量减小；注水量调节过程中，压力传感器模块16-2持续监测陶瓷孔板14前后的注入压力，并通过控制单元9反馈至地面设备，地面设备实时获取注水量调节过程中的注水量，当实际注水量与油藏配注量误差在5％以内时，结束注水量调节，完成注水量测调作业。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大排量缆控测调智能配水器，包括依次连接的上接头(1)、本体(4)和下接头(5)，其特征在于：
所述上接头(1)内形成偏心过流通道，偏心过流通道的一侧形成轴向通孔，轴向通孔的上部设置第一电缆接头(6-1)，下部设置第一总线接头(7-1)；所述下接头(5)内形成偏心过流通道，偏心过流通道的一侧形成轴向通孔，轴向通孔的上部设置第二总线接头(7-2)，下部设置第二电缆接头(6-2)；
所述本体(4)内部轴向设有注入通道(4-1)和密封腔(4-2)，注入通道(4-1)与上接头(1)和下接头(5)的偏心过流通道连通；所述注入通道(4-1)和密封腔(4-2)间隔壁的中下部径向贯穿设置来水孔(4-3)；所述本体(4)外壁中部径向贯穿设置注水孔(4-4)；
所述密封腔(4-2)内从上到下依次设有相互连接的控制单元(9)、调节模块(13)、水嘴套(15)和压力短节(16)；所述控制单元(9)的上端形成接线口，下端连接连线接头(12)；所述调节模块(13)包括电机模块(13-3)，电机模块(13-3)通过传动轴(13-5)连接调节轴(13-6)，调节轴(13-6)在出水圆孔(15-2)的上下往复运动；所述水嘴套(15)的上、下部分别设置径向贯穿的出水圆孔(15-2)和进水圆孔(15-3)，进水圆孔(15-3)和出水圆孔(15-2)的位置分别与来水孔(4-3)和注水孔(4-4)对应；在所述水嘴套(15)内进水圆孔(15-3)和出水圆孔(15-2)之间设有陶瓷孔板(14)；所述压力短节(16)的通讯、电源线与调节模块(13)的通讯、电源线共同连接至连线接头(12)。
2.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述上接头(1)和本体(4)之间通过第一连接套(2-1)和第一压块(3-1)连接；所述本体(4)和下接头(5)之间通过第二连接套(2-2)和第二压块(3-2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述第一压块(3-1)与上接头(1)的下端外壁螺纹连接，第一连接套(2-1)套设在第一压块(3-1)外，且第一连接套(2-1)的内壁中部与本体(4)的上端外壁螺纹连接；所述第二压块(3-2)与本体(4)的下端外壁螺纹连接，第二连接套(2-2)套设在第二压块(3-2)外，且第二连接套(2-2)的内壁中部与下接头(5)的上端外壁螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述上接头(1)轴向通孔的下端与密封腔(4-2)上端之间设有第一防转块(8-1)；所述密封腔(4-2)的下端与下接头(5)轴向通孔上端之间设有第二防转块(8-2)。
5.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述控制单元(9)包括控制模块(9-1)，控制模块(9-1)外设有防护筒(9-2)，防护筒(9-2)的下端通过连接套(10)与调节模块(13)连接。
6.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述电机模块(13-3)外套设套筒(13-4)，套筒(13-4)的上端通过穿越套(13-1)连接连接套(10)，套筒(13-4)的下端连接水嘴套(15)；所述穿越套(13-1)径向设置贯穿单侧壁厚的过线孔。
7.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述水嘴套(15)的内、外壁之间设置轴向贯穿的月牙槽(15-1)。
8.根据权利要求7所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述月牙槽(15-1)与出水圆孔(15-2)、进水圆孔(15-3)在径向圆周上呈90°夹角分布。
9.根据权利要求1所述的一种大排量缆控测调智能配水器，其特征在于：所述压力短节(16)包括穿线短节(16-1)、压力传感器模块(16-2)和外筒(16-3)；所述穿线短节(16-1)的上、下两端分别与水嘴套(15)和外筒(16-3)连接；所述压力传感器模块(16-2)集成在外筒(16-3)内部；所述穿线短节(16-1)径向设置单侧贯穿孔。
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| CN202311157769.XA CN117211745A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种大排量缆控测调智能配水器 |
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2023
- 2023-09-08 CN CN202311157769.XA patent/CN117211745A/zh active Pending
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| CN117569781B (zh) * | 2024-01-16 | 2024-04-12 | 西安洛科电子科技股份有限公司 | 一种一封双配智能注水仪 |
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