CN208885259U - 一种开度可控的井下分层采油测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开度可控的井下分层采油测控系统，涉及石油开采设备领域，技术方案为，由若干级分层测控装置组成；各分层测控装置之间通过钢管电缆电气连接；每个分层测控装置均包括外壳，外壳中部设置开关本体，位于外壳内部设置有电路板，电路板与电机和压力传感器电连接；与电机的电机轴连接、设置传动轴，活塞筒设置在传动轴下方；开关本体下部开设有与油管内部空间连通的出液孔，出液孔与油管内部空间之间构成出液通道。本实用新型的有益效果是：通过控制井下仪器实现控制和换层开采，替代了作业施工。采用本技术方案，可对多个地层进行实时开度调整，获得最优产液方案，最大限度提高原油采收率，有效降低油田作业运行成本。

Description

一种开度可控的井下分层采油测控系统

技术领域

本实用新型涉及是有开采设备领域，特别涉及一种开度可控的井下分层采油测控系统。

背景技术

油田开发后期，原油开采难度和成本大幅增加，分层注水是我国大部分油田采用的提高原油采收率的工艺方法。而油井产液含水率高，层间矛盾突出，导致原油开采效率极低、能耗比高，开采成本居高不下。目前，油田采用了以下几种采油方式：

a）全井合采的方式，即不对单一地层产液进行控制，所有地层均参与开采。该采油方式比较粗犷，层间矛盾、压力干扰严重，无法准确区分、识别高产层或高含水层，测试成本较高；

b）采用桥塞封堵的开采方式，即采用“封隔器+管柱”的方式对预先测出的高含水层进行封堵、其它层开采。该采油方式已起到控制含水率的目的，但需作业施工，不能灵活、实时、动态地反映地层状态的变化，反复作业成本较高；

c）采用直读式或存储式的井下机械开关的开采方式，可按需对地层进行测试、开关，工作方式灵活，（直读式井下机械开关）能实时反映地层状态的变化并进行人工干预、调整，但存在无法进行出液口开度控制、装配困难等问题。

以上方式均存在无法进行出液口开度控制等不足。

实用新型内容

为了实现上述实用新型目的，针对上述技术问题，本实用新型提供一种开度可控的井下分层采油测控系统。

其技术方案为，一种开度可控的井下分层采油测控系统，由若干级分层测控装置组成；各分层测控装置之间通过∅3.5钢管电缆4进行电气连接；∅3.5钢管电缆4芯线起到供电和通讯的作用；

每个所述分层测控装置均包括外壳，外壳中部设置开关本体12，位于外壳内部设置有电路板6，电路板6与电机7和压力传感器16电连接；所述压力传感器16设置在所述开关本体12的外侧；

电机7连接编码器，编码器与电机7构成控制回路，通过编码器对电机7精密控制；与电机7的电机轴连接、设置传动轴17，活塞筒10设置在传动轴17下方，传动轴17的下端与设置在活塞筒10内的活塞11上端螺纹连接；当电机7转动时，带动传动轴17转动，活塞11就能在活塞筒10内作上下往复运动。

编码器由安装有磁钢的码盘和霍尔器件组成，码盘跟随传动轴17转动，若干圆周均布的霍尔器件安装在无磁的编码器外壳上；电机7转动时，磁钢旋转产生的磁场依次扫过霍尔器件；通过对霍尔器件输出信号的处理、计数，即可获得传动轴17的绝对转动角度；

所述电机7下方设置所述开关本体12，所述活塞筒10套设在所述开关本体12套内；所述开关本体12与活塞筒10的筒壁上开设有与外部连通的进液孔15；进液孔15连通所述活塞筒10的内部空间形成进液通道；

所述开关本体12下部、位于所述进液孔15的下方开设有与油管内部空间连通的出液孔13，出液孔13与油管内部空间之间构成出液通道，出液孔13上方连通所述活塞筒10的内部，所述出液孔13上方、所述活塞11的下方设置有流量计14。

优选为，所述电路板6位于所述外壳内、所述开关本体12的上方，所述电机7和压力传感器16设置在电路板6下方。

优选为，所述电机7的电机轴与所述传动轴17之间、依次设置有支撑组件8、和动密封组件9；

所述支撑组件8上设置有轴承对。所述轴承对即为成对设置的轴承组，用于承受外界高压施加在传动轴17上的作用力，并避免该力传递到电机7上而导致其负载大或损坏。

优选为，轴承组由向心球轴承和推力轴承组成，安装在传动轴17的轴肩处；靠近动密封组件9一侧为向心球轴承，靠近电机7一侧为推力轴承；向心球轴承其定心作用，防止传动轴17偏摆，不承受轴向力作用；推力轴承可承受外界高压施加在传动轴17上的作用力；轴承组可避免外压作用力传递到电机7上而导致其负载大或损坏。

优选为，所述电缆由所述外壳的端部延伸至外侧，所述电缆与外壳端部的连接处设置电缆密封套1，电联密封套1的外侧设置压紧螺塞2。

优选为，所述分层测控装置包括内壳与外壳，所述电路板6、电机7、传动轴17均设置在内壳内部，所述钢管电缆4与所述内壳和外壳的连接处均设置有所述压紧螺塞2。

在所述钢管电缆4与所述内壳的连接处为电缆头5，在外壳顶部为油管过电缆接头3，上述两处同样设置不同大小的压紧螺塞2，靠压紧螺塞2压紧，起到密封作用，安装在电缆头5上是为了防止井液进入芯线接头处导致腐蚀或短路，安装在油管过电缆接头3上是为了防止油套压力连通。∅3.5钢管电缆4芯线通过密封塞18连接到电路板6上。

优选为，电缆头5、油管过电缆接头3上均有电缆密封装置，该装置由电缆密封套1、压紧螺塞2和电缆接头本体组成；

电缆密封套1为“枣核”形，软金属材料制造，零件两边加工有光滑圆锥面，内孔与∅3.5钢管电缆4形成小间隙配合；压紧螺塞2和电缆接头本体上加工光滑圆锥孔和配合螺纹；在压紧螺塞2逐渐拧入电缆接头本体的过程中，电缆密封套1与压紧螺塞2、电缆接头本体两端形成圆锥面配合，起到密封作用；挤压力同时导致压紧螺塞2变形，压紧螺塞2内孔与∅3.5钢管电缆4外壳形成紧密配合，起到密封作用。该结构可有效防止井液进入芯线接头处导致短路或油套压力连通。

优选为，所述进液孔15及其对应的进液通道设置有两组，分别对称设置在所述开关本体轴向面的两侧，两个所述进液孔15及其对应的进液通道相互连通。

优选为，两个所述进液通道水平面轴线的夹角为120°。

优选为，与所述进液孔15位于同一横截面上、所述开关本体12的侧壁上开设传感器安置孔，传感器安置孔朝向外侧的一面为开放孔，朝向内部的一侧为封闭孔；所述压力传感器16设置在所述传感器安置孔内。

优选为，所述出液孔13位于所述开关本体12的底部，所述出液孔13由所述开关本体12倾斜向下设置，且所述出液孔13及其对应的出液通道对称设置两组。

优选为，两组所述出液孔13及其对应的出液通道、两个所述出液通道的轴线夹角为60°。通过60°角度的设置，更便于由经过两条出液通道进行分流。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：采用本技术方案的井下分层采油测控装置和方法具有以下优势：

a）当活塞运行到活塞筒的上下极限位置时，分别实现分层测控装置的完全打开和关闭；

b）采用编码器进行准确的转位控制以及流量计测得的流量值作为反馈，可精确地对开关开度进行控制，获得准确的产液流量值；

c）解决了长期以来产液剖面测井难题，抛开传统的电缆测井思维模式，创新实现测井技术的工程化

d）解决了油井分层测试的难题，可以准确获取各层的渗透率、表皮系数等地层参数，该技术同样可以应用到注入井中

e）只需对周边注入井组进行相关激动就可实现干扰试井测试，准确了解井间各层系的联通情况及相关参数

f）通过控制井下仪器实现控制和换层开采，替代了作业施工。采用本技术方案，可对多个地层进行实时开度调整，获得最优产液方案，最大限度提高原油采收率，有效降低油田作业运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图一。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为本实用新型实施例的活塞上行状态局部示意图。

其中，附图标记为：1、电缆密封套；2、压紧螺塞；3、油管过电缆接头 4、电缆；5、电缆头；6、电路板；7、电机；8、支承组件；9、动密封组件；10、活塞筒；11、活塞；12、开关本体；13、出液孔；14、流量计；15、进液孔；16、压力传感器；17、传动轴；18、密封塞。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型创造和简化描述，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实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图3，本实用新型提供一种开度可控的井下分层采油测控系统，图1所示为井下分层采油测控装置（以下简称“分层测控装置”）中的一级（层），通常情况下井下采油管柱由若干级分层测控装置组成。多级分层测控装置之间采用∅3.5钢管电缆4进行电气连接。∅3.5钢管电缆4芯线起到供电和通讯的作用，外壳与电缆密封套1配合、靠压紧螺塞2压紧，起到密封作用，安装在电缆头5上是为了防止井液进入芯线接头处导致腐蚀或短路，安装在油管过电缆接头3上是为了防止油套压力连通。∅3.5钢管电缆4芯线通过密封塞18连接到电路板6上。电路板6下端连接电机7和压力传感器16。电机7尾端安装有编码器，可以对电机转位进行精确控制。电机7前输出轴端安装有支承组件8、动密封组件9和传动轴17。支承组件8上安装有轴承对，用于承受外界高压施加在传动轴17上的作用力，并避免该力传递到电机7上而导致其负载大或损坏。传动轴17前端加工有传动螺纹，与活塞11上的螺纹配合。当电机7转动时，带动传动轴17转动，活塞11就能在活塞筒10内作上下往复运动。活塞筒10分为上、下两部分，均安装在开关本体12上。上、下活塞筒10与开关本体12形成的环形空间与地层进液孔15相连。图1中主视图表示的活塞下行到极限位置、开关关闭的状态，地层进液孔15与出液孔13不连通，本层不产液。左视图表示活塞11上行、开关逐渐打开的过程。活塞11的下端面为倒圆锥台面。

当活塞11下端锥面离开下活塞筒10口部时，开关开度由0逐渐变到最大，水流经进液孔15、环形空间、活塞11锥面与下活塞筒10的配合间隙开度，再流过流量计14，从出液孔13进入油管。流量计14测得从下活塞筒10内经过的液体的流量。这样，通过带编码器的电机7的准确转位控制以及流量计14测得的流量值，就可以对地层产液量进行精确的开度流量控制，实现精细化采油。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，由若干级分层测控装置组成；各分层测控装置之间通过钢管电缆（4）电气连接；

每个所述分层测控装置均包括外壳，外壳中部设置开关本体（12），位于外壳内部设置有电路板（6），电路板（6）与电机（7）和压力传感器（16）电连接；所述压力传感器（16）设置在所述开关本体（12）的外侧；

电机（7）连接编码器，编码器与电机（7）构成控制回路；与电机（7）的电机轴连接、设置传动轴（17），活塞筒（10）设置在传动轴（17）下方，传动轴（17）的下端与设置在活塞筒（10）内的活塞（11）上端螺纹连接；

所述电机（7）下方设置所述开关本体（12），所述活塞筒（10）套设在所述开关本体（12）套内；所述开关本体（12）与活塞筒（10）的筒壁上开设有与外部连通的进液孔（15）；进液孔（15）连通所述活塞筒（10）的内部空间形成进液通道；

所述开关本体（12）下部、位于所述进液孔（15）的下方开设有与油管内部空间连通的出液孔（13），出液孔（13）与油管内部空间之间构成出液通道，出液孔（13）上方连通所述活塞筒（10）的内部，所述出液孔（13）上方、所述活塞（11）的下方设置有流量计（14）。

2.根据权利要求1所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，所述电路板（6）位于所述外壳内、所述开关本体（12）的上方，所述电机（7）和压力传感器（16）设置在电路板（6）下方。

3.根据权利要求2所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，所述电机（7）的电机轴与所述传动轴（17）之间、依次设置有支撑组件（8）、和动密封组件（9）；

所述支撑组件（8）上设置有轴承对。

4.根据权利要求1所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，所述电缆由所述外壳的端部延伸至外侧，所述电缆与外壳端部的连接处设置电缆密封套（1），电联密封套（1）的外侧设置压紧螺塞（2）。

5.根据权利要求4所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，所述分层测控装置包括内壳与外壳，所述电路板（6）、电机（7）、传动轴（17）均设置在内壳内部，所述钢管电缆（4）与所述内壳和外壳的连接处均设置有所述压紧螺塞（2）；

所述进液孔（15）及其对应的进液通道设置有两组，分别对称设置在所述开关本体轴向面的两侧，两个所述进液孔（15）及其对应的进液通道相互连通。

6.根据权利要求5所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，两个所述进液通道水平面轴线的夹角为120°。

7.根据权利要求1所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，与所述进液孔（15）位于同一横截面上、所述开关本体（12）的侧壁上开设传感器安置孔，传感器安置孔朝向外侧的一面为开放孔，朝向内部的一侧为封闭孔；所述压力传感器（16）设置在所述传感器安置孔内。

8.根据权利要求1所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，所述出液孔（13）位于所述开关本体（12）的底部，所述出液孔（13）由所述开关本体（12）倾斜向下设置，且所述出液孔（13）及其对应的出液通道对称设置两组。

9.根据权利要求1所述的开度可控的井下分层采油测控系统，其特征在于，两组所述出液孔（13）及其对应的出液通道、两个所述出液通道的轴线夹角为60°。