CN210948621U - 一种双重波码通信智能分注装置 - Google Patents

Abstract

为了解决单一压力波通信误码率较高的问题，本实用新型公开了一种双重波码通信智能分注装置，属于石油开发及增产技术领域，下接头和上接头之间的内部通过中心管密封连接，外部通过外护管密封连接，流量测量短节、验封短节、流量调节短节、第一短节、供电短节内分别密封设置差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路、电池组，并且设置在中心管和外护管之间的环形空间内；流量测量短节的一端与上接头的入水口连接，另一端通过下接头的过流通道与流量调节短节连接，流量调节短节的另一端与下接头的出水口连接用于向井下注入；差压流量计、验封组件、水嘴调节组件均与压力流量采集电路连接；压力流量采集电路与地面系统无线连接。

Description

一种双重波码通信智能分注装置

技术领域

本实用新型属于石油开发及增产技术领域，具体涉及一种双重波码通信智能分注装置。

背景技术

随着油气田的不断开发，油层压力和含油量的减小，油井产量的持续降低，因为要弥补由于原油开采而导致的地层亏空，所以需要给油层进行注水，并且对各层的注水量和油层产出量进行精确控制，这样，可以有效的对油层情况进行估计，从而达到提高产油率的目的。

目前石油天然气领域常用的注水工具包括电缆测调同心工作筒、有缆式分注装置、波码式分注装置等，电缆测调同心工作筒无法实现数据的实时获取，当地层信息发生变化时无法及时进行配注量调节，需要现场测试作业，有缆式分注装置施工复杂无法满足带压作业。

目前波码通信分注装置均采用压力波进行数据通信，单一压力波受地层吸水性以及地面管线压力波动的影响，使得单一压力波通信误码率较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种双重波码通信智能分注装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供一种双重波码通信智能分注装置，该装置包括下接头、流量测量短节、验封短节、流量调节短节、第一短节、供电短节、上接头、中心管、外护管，所述下接头和上接头之间的内部通过中心管密封连接，外部通过外护管密封连接，所述流量测量短节、验封短节、流量调节短节、第一短节、供电短节内分别密封设置差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路、电池组，并且设置在中心管和外护管之间的环形空间内；所述流量测量短节的一端与上接头的入水口连接，另一端通过下接头的过流通道与流量调节短节连接，所述流量调节短节的另一端与下接头的出水口连接用于向井下注入；所述差压流量计、验封组件、水嘴调节组件均与压力流量采集电路连接，所述差压流量计用于根据流过水流量产生流量波码，所述验封组件用于分别测量差压流量计节流前后的压力值，所述电池组分别与差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路连接用于供电；所述压力流量采集电路与地面系统无线连接用于根据差压流量计节流前后的压力值的差值产生压力波码，并且向地面系统传送流量波码和压力波码；所述压力流量采集电路包括第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第二电容C2、第七电容C7、第十四电容C14、第六电阻R6、第九电阻R9、AD采集芯片U2、单片机U3，所述验封组件的第一压力传感器P1的第1、2端分别与第一运算放大器U1A的第1、2端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第七电容C7，所述验封组件的第二压力传感器P2的第1、2端分别与第二运算放大器U1B的第7、6端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第十四电容C14，所述第一运算放大器U1A的第3端和第二运算放大器U1B的第5端共接电池组，所述第一运算放大器U1A的第2端还经过第六电阻R6接模拟地AGND，所述第一运算放大器U1A的第8端一路经第二电容C2接模拟地AGND，另一路接电池组，所述第二运算放大器U1B的第6端还经过第九电阻R9接模拟地AGND；所述AD采集芯片U2与单片机U3的对应端口连接。

上述方案中，所述验封组件包括两个压力传感器，其中，第一压力传感器设置在流量测量短节的中心通道并且位于差压流量计的前端，用于监测差压流量计节流前压力，第二压力传感器设置在流量测量短节的中心通道并且位于差压流量计的后端，用于监测差压流量计节流后压力，两个压力传感器均与压力流量采集电路连接。

上述方案中，所述水嘴调节组件包括电机、活塞杆、水嘴，所述电机的输出端与活塞杆连接，所述水嘴与活塞杆连接用于在电机驱动下上下运动调整水嘴与出水口的通流面积大小。

上述方案中，所述水嘴上的出水口形状为梯形形状。

上述方案中，所述单片机U3的RD1和RD2端口分别与水嘴调节组件连接用于控制电机的工作状态。

上述方案中，所述单片机U3还通过无线通信模块与地面系统无线连接。

与现有技术相比，本实用新型通过解析压力波与流量波双重波码，提高通信成功率，实现对井下分层的注入流量、注入压力、温度等参数的测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置去除外护管的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置中水嘴的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置中压力流量采集电路的电路图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种双重波码通信智能分注装置，如图1-5所示，该装置包括下接头1、流量测量短节2、验封短节3、流量调节短节4、第一短节5、供电短节6、上接头7、中心管8、外护管9，所述下接头1和上接头7之间的内部通过中心管8密封连接，外部通过外护管9密封连接，所述流量测量短节2、验封短节3、流量调节短节4、第一短节5、供电短节6内分别密封设置差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路、电池组，并且设置在中心管8和外护管9之间的环形空间内；所述流量测量短节2的一端与上接头7的入水口10连接，另一端通过下接头1的过流通道11与流量调节短节4连接，所述流量调节短节4的另一端与下接头1的出水口12连接用于向井下注入；所述差压流量计、验封组件、水嘴调节组件均与压力流量采集电路连接，所述差压流量计用于根据流过水流量产生流量波码，所述验封组件用于分别测量差压流量计节流前后的压力值，所述电池组分别与差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路连接用于供电；所述压力流量采集电路与地面系统无线连接用于根据差压流量计节流前后的压力值的差值产生压力波码，并且向地面系统传送流量波码和压力波码；这样，分别采集流量波和压力波的双重波码，并且通过压力流量采集电路进行数据通信，压力波与流量波二者有一种解析成功即通信成功，提高通信成功率；同时，还通过水嘴调节组件调节出水口大小实现节流，改变管柱注入压力与注入流量，形成压力波与流量波。

所述下接头1连接下行的油管管柱，上接头7连接上行管柱。

根据需要可以设置多个供电短节6，每个供电短节6内密封设置电池组。

所述验封组件包括两个压力传感器，其中，第一压力传感器设置在流量测量短节2的中心通道并且位于差压流量计的前端，用于监测差压流量计节流前压力，第二压力传感器设置在流量测量短节2的中心通道并且位于差压流量计的后端，用于监测差压流量计节流后压力，两个压力传感器均与压力流量采集电路连接。

进一步地，所述验封组件还包括第三压力传感器，所述第三压力传感器设置在上接头7的取压口内用于监测管外压力。

所述水嘴调节组件包括电机、活塞杆、水嘴41，所述电机的输出端与活塞杆连接，所述水嘴41与活塞杆连接用于在电机驱动下上下运动调整水嘴41与出水口12的通流面积大小。

所述水嘴41上的出水口形状为梯形形状。

电机通过活塞杆驱动水嘴41上下运动，来改变水嘴41与出水口12的通流面积大小，进而改变流量的大小。

而水嘴41上的出水口形状为梯形形状，当活塞杆以匀速向下运动时，小方量时出水面积变化慢，方量变大时出水口面积变化快，起到小方量时调节精度高，大方量时满足要求的目的。

所述第一短节5和验封短节3利用外壳进行密封保护，隔绝外界水汽、凝结液及其他气体对元器件的腐蚀短路。

所述差压流量计主要是测量从仪器流出，并进入地层流体的方量，当差压流量计的传感器经过长时间使用后，会出现零点漂移，所以一段时间后需要将差压流量计进行校准，校准时，先将流量调节组件关闭，此时通过差压流量计的流体方量为零，差压流量计的差压为零，然后通过对差压流量计的值进行采集，最后计算流量时对差压流量计进行零点补偿，这样就能消除差压流量计的偏移误差。

如图5所示，所述压力流量采集电路包括第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第二电容C2、第七电容C7、第十四电容C14、第六电阻R6、第九电阻R9、AD采集芯片U2、单片机U3，所述验封组件的第一压力传感器P1的第1、2端分别与第一运算放大器U1A的第1、2端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第七电容C7，所述验封组件的第二压力传感器P2的第1、2端分别与第二运算放大器U1B的第7、6端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第十四电容C14，所述第一运算放大器U1A的第3端和第二运算放大器U1B的第5端共接电池组，所述第一运算放大器U1A的第2端还经过第六电阻R6接模拟地AGND，所述第一运算放大器U1A的第8端一路经第二电容C2接模拟地AGND，另一路接电池组，所述第二运算放大器U1B的第6端还经过第九电阻R9接模拟地AGND；所述AD采集芯片U2与单片机U3的对应端口连接。

所述单片机U3的RD1和RD2端口分别与水嘴调节组件连接用于控制电机的工作状态。

第一运算放大器U1A与第六电阻R6构成恒流源电路给第一压力传感器P1提供恒流激励，第二运算放大器U1B与第九电阻R9构成恒流源电路给第二压力传感器P2提供恒流激励，第一压力传感器P1、第二压力传感器P2输出的差分信号进行AD采集芯片U2采集后，传输给单片机U3，单片机U3根据压力刻度数据计算出第一压力传感器P1与第二压力传感器P2的压力值，其中第一压力传感器P1为油管内压即差压流量计节流前压力，第二压力传感器P2为差压流量计节流后压力，通过差压流量计节流前的压力与节流后的压力差值确定流体流量。

通过采集第一压力传感器P1的压力值可以获取地面发送给井下的压力波码信号，通过差压流量计的节流前压力与节流后压力的差值计算流量值，从而获取地面发送给井下的流量波码信号。

所述单片机U3还通过无线通信模块与地面系统无线连接，地面系统通过控制注水阀开关，建立井筒压力和流量波码，本实用新型通过验封组件检测压力通信波，通过差压流量计检测流量波实现无线通信，压力波与流量波二者有一种解析成功即通信成功。

如图2所示，流体从油管内经过上接头7的入水口10进入流量测量短节2，然后从流量测量短节2通过下接头1的过流通道11进入流量调节短节4，最后从流量调节短节4流出后，通过下接头1的出水口12注入到地层。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，该装置包括下接头、流量测量短节、验封短节、流量调节短节、第一短节、供电短节、上接头、中心管、外护管，所述下接头和上接头之间的内部通过中心管密封连接，外部通过外护管密封连接，所述流量测量短节、验封短节、流量调节短节、第一短节、供电短节内分别密封设置差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路、电池组，并且设置在中心管和外护管之间的环形空间内；所述流量测量短节的一端与上接头的入水口连接，另一端通过下接头的过流通道与流量调节短节连接，所述流量调节短节的另一端与下接头的出水口连接用于向井下注入；所述差压流量计、验封组件、水嘴调节组件均与压力流量采集电路连接，所述差压流量计用于根据流过水流量产生流量波码，所述验封组件用于分别测量差压流量计节流前后的压力值，所述电池组分别与差压流量计、验封组件、水嘴调节组件、压力流量采集电路连接用于供电；所述压力流量采集电路与地面系统无线连接用于根据差压流量计节流前后的压力值的差值产生压力波码，并且向地面系统传送流量波码和压力波码；所述压力流量采集电路包括第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第二电容C2、第七电容C7、第十四电容C14、第六电阻R6、第九电阻R9、AD采集芯片U2、单片机U3，所述验封组件的第一压力传感器P1的第1、2端分别与第一运算放大器U1A的第1、2端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第七电容C7，所述验封组件的第二压力传感器P2的第1、2端分别与第二运算放大器U1B的第7、6端连接，第3、4端分别与AD采集芯片U2连接并且两路之间并联第十四电容C14，所述第一运算放大器U1A的第3端和第二运算放大器U1B的第5端共接电池组，所述第一运算放大器U1A的第2端还经过第六电阻R6接模拟地AGND，所述第一运算放大器U1A的第8端一路经第二电容C2接模拟地AGND，另一路接电池组，所述第二运算放大器U1B的第6端还经过第九电阻R9接模拟地AGND；所述AD采集芯片U2与单片机U3的对应端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，所述验封组件包括两个压力传感器，其中，第一压力传感器设置在流量测量短节的中心通道并且位于差压流量计的前端，用于监测差压流量计节流前压力，第二压力传感器设置在流量测量短节的中心通道并且位于差压流量计的后端，用于监测差压流量计节流后压力，两个压力传感器均与压力流量采集电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，所述水嘴调节组件包括电机、活塞杆、水嘴，所述电机的输出端与活塞杆连接，所述水嘴与活塞杆连接用于在电机驱动下上下运动调整水嘴与出水口12的通流面积大小。

4.根据权利要求3所述的一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，所述水嘴上的出水口形状为梯形形状。

5.根据权利要求4所述的一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，所述单片机U3的RD1和RD2端口分别与水嘴调节组件连接用于控制电机的工作状态。

6.根据权利要求5所述的一种双重波码通信智能分注装置，其特征在于，所述单片机U3还通过无线通信模块与地面系统无线连接。

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