CN212272149U - 一种井下实时监测与自动调配电动配水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，包括从上至下依次连接的上接头、承压外管和下接头，承压外管内设有过流管，过流管下连接有节流体，上接头内设有上接头滑套，上接头内设有天线护罩，天线护罩内设置有天线，过流管与承压外管的环形空间内集成有水嘴总成、流量计、电路电池组、电机电池组、压力传感器、电路板。水嘴总成通过T型丝杠组件把旋转运动转换成往复运动，带动连杆置于外管中往复运动，通过平衡阀套与平衡阀芯的相对滑动，露出的长槽型出水口的大小来调节水流大小。大幅提升分层注水自动化、智能化水平，及时掌握分层注水井的分层测调、水井管理和动态监测数据，为大数据处理与应用奠定了基础。

Description

一种井下实时监测与自动调配电动配水器

技术领域

本实用新型属于油田智能注水技术领域，具体涉及一种井下实时监测与自动调配电动配水器。

背景技术

精细分层注水技术是油田提高采收率核心技术之一，近年来，为了提高油田开发水平，实现油藏高效开发，石油工作者着力开展分层注水技术攻关研究，一定程度满足了油藏开发需求，缓解了层间和层内差异导致的吸水不均问题，达到油田分层均衡注采开发。国内油田先后研发出偏心、桥式偏心及桥式同心等不同分注技术，其技术核心为井下分层配水器，采用机械对接及控制的方式，实现井下分层配水器水嘴连续调节，以满足不同层位不同地质配注要求，该类工艺虽然能够达到不同注水层位分层注水目的，但现场施工作业过程需电缆连接井下工具连续作业，整体施工过程复杂，分层流量测调难度大，同时分层注水量随压力及地层吸水能力等因素影响变化明显，严重制约了分层注水的效果。

随着油田开发的深入，分注井逐年增多，测调工作量大，配套测调费用逐年升高；测调遇阻频发，导致后期检串、带压作业费用高；受压力波动、地层吸水能力变化等因素影响，检配合格率下降快，难以满足油田精细分层注水需要；同时为进一步提高注水数字化水平，2012-2017年探索分层注水新途径，开展了数字式分注工艺研究与试验，研制了系列数字式配水器及各类井下无线通讯方式，但均存在无线通讯状态不稳定和小型化流量计易损等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种井下实时监测与自动调配电动配水器，解决现有技术中存在的上述技术问题。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

一种井下实时监测与自动调配电动配水器，包括从上至下依次连接的上接头、承压外管和下接头，所述承压外管内设有过流管，所述过流管下连接有节流体，所述上接头内设有上接头滑套，所述上接头内设有天线护罩，所述天线护罩内设置有天线，所述过流管与承压外管的环形空间内集成有水嘴总成、流量计、电路电池组、电机电池组、压力传感器、电路板。

所述电路板外设有电路板护罩，所述电路电池组上电联有磁簧开关，所述磁簧开关设于磁簧开关护座上，所述压力传感器设于传感器座上，所述流量计设于水嘴总成的出水口，所述流量计与电路板电连接，所述水嘴总成与电机电池组电连接。

所述水嘴总成包括从上至下依次连接的堵头、外管和行程架，所述外管内设有密封头和连杆，所述连杆可在外管内往复运动。

所述上接头内设有滤网。

所述行程架上固设有T型丝杠组件，所述T型丝杠组件一端通过联轴器连接有电机输出轴连接，另一端与连杆连接，所述电机固定在电机机座上，所述电机机座下设有压紧环，所述外管内设有平衡阀套，所述平衡阀套上设有出水口，所述连杆上设有平衡阀芯。

所述行程架上设有两处限位开关，分别用于控制出水口打开和关闭的极限位置，所述T型丝杠组件上设有竖板，所述电机、两处限位开关均与电路板电连接。

所述两处限位开关之间的位置按百分比逐个百分点依次标定，并与出水口开口大小相互比对。

所述天线通过天线帽一和天线固定柱一固定。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种电动配水器，水嘴总成通过T型丝杠组件把旋转运动转换成往复运动，带动连杆置于外管中往复运动，通过平衡阀套与平衡阀芯的相对滑动，露出的长槽型出水口的大小来调节水流大小。T型丝杠组件上设有竖板，在防止T型丝杠组件转动的同时也作为限位开关的触碰板。行程架上设有两处限位开关，分别控制水嘴打开和关闭的极限位置。水嘴的流量大小是通过测试标定好的，两个限位开关之间各位置按百分比逐个百分点依次标定，并与理论开口大小相互比对，而给出最终的准确流量值。

使用时，与地面智能控制装置配合，建立流体波码，从而建立远程通讯与控制，电机电池组供电，促使水嘴总成开大或关小，执行水嘴自动调节过程，确保分层注水量长期达到分层配注要求，最终实现分层动态参数井下监测及分层流量的自动调配。

该工艺大幅提升分层注水自动化、智能化水平，及时掌握分层注水井的分层测调、水井管理和动态监测数据，为大数据处理与应用奠定了基础。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型电动配水器的一种实施方式的剖面图；

图2是过流管与承压外管的环形空间内结构示意图；

图3是内置天线结构示意图；

图4是水嘴总成结构示意图；

图5是本实用新型系统的一种实施方式示意图；

图6是井下测控仪的结构示意图。

图中：

附图标记说明：

1、下接头；2、承压外管；3、过流管；4、上接头；5、上接头滑套；6、磁簧开关护管；7、天线护罩；8、磁簧开关护座；9、天线密封座一；10、天线固定柱一；11、天线帽一；12、滤网；13、传感器座；14、硅胶护帽；15、螺纹压环；16、电路板护罩；17、压力传感器；18、出水口；19、螺环；20、水嘴总成；21、流量计；22、电路电池组；23、电机电池组；24、O型密封圈；25、螺钉；26、堵头；27、密封头；28、平衡阀套；29、平衡阀芯；30、异型密封圈；31、异型密封圈垫环；32、连杆；33、行程架；34、磁簧开关；35、隔套；36、联轴器；37、电机座；38、减震垫圈；39、压紧环；40、密封挡圈；41、开关座；42、外管；43、T型丝杠组件；44、天线密封座二；45、进水焊接连接管；46、电磁流量计；47、控制盒铂体；48、进水护管；49、进水压力传感器；50、阀体；51、执行器；52、阀座；53、磨轮；54、阀杆；55、出水压力传感器；56、出水焊接连接管；57、注水闸门；58、注水管线；59、注水井口；60、套管保护封隔器；61、电动配水器一；62、层间封隔器；63、电动配水器二；64、预置工作筒；65、双作用凡尔；66、筛管；67、丝堵；68、上护帽；69、上排头；70、钢丝卡圈；71、垫片；72、磁钢；73、磁定位护管；74、线圈组件；75、外护管；76、电路骨架；77、天线连接头；78、传感器压板；79、天线固定柱二；80、天线帽二；81、塑料护管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

需说明的是，在本实用新型中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的井下实时监测与自动调配电动配水器的上、下、左、右。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，包括从上至下依次连接的上接头4、承压外管2和下接头1，所述承压外管2内设有过流管3，所述过流管3下连接有节流体，所述上接头4内设有上接头滑套5，所述上接头4内设有天线护罩7，所述天线护罩7内设置有天线，所述过流管3与承压外管2的环形空间内集成有水嘴总成20、流量计21、电路电池组22、电机电池组23、压力传感器17、电路板。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，所述电路板外设有电路板护罩16，所述电路电池组22上电联有磁簧开关34，所述磁簧开关34设于磁簧开关护座8上，所述压力传感器17设于传感器座13上，所述流量计21设于水嘴总成20的出水口18，所述流量计21与电路板电连接，所述水嘴总成20与电机电池组23电连接。

如图1、图2所示，电动配水器，包括下接头1、承压外管2、过流管3、上接头4、上接头滑套5、磁簧开关护管6、返吐壳体、弹簧、陶瓷球、陶瓷孔板、天线护罩7、磁簧开关护座8、天线密封座一9、天线固定柱一10、天线帽一11、天线护罩7、滤网12、节流体、传感器座13、硅胶护帽14、螺纹塞、电路板护罩16、压力传感器17、电路板、螺环19、水嘴总成20、流量计21、电路电池组22、电机电池组23、O型密封圈24、螺钉25。天线结构如图3所示。

上接头4、下接头1与过流管3采用丝扣连接，以固定电动配水器主体结构及达到密封仪器，水嘴总成20、流量计21、电路电池组22、电机电池组23、压力传感器17、电路板等电器元件组均集成在过流管3与承压外管2所构成的环形空间内。而上接头4、下接头1与电器元件组采用插接方式，接头均采用O型密封圈24密封。

其中，流量计21是小型化的孔板压差流量计21，与下接头1丝扣连接。返吐壳体是在出水口18设计的一个防返吐装置，实现注水井停住时防止地层返吐的一种结构装置。水嘴总成20与电机电池组23采用电连接，实现电动配水器对分层流量的测试计算及调节等功能。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，所述水嘴总成20包括从上至下依次连接的堵头26、外管42和行程架33，所述外管42内设有密封头27和连杆32，所述连杆32可在外管42内往复运动。

工作过程：

水嘴总成20通过T型丝杠组件43把旋转运动转换成往复运动，带动连杆32置于外管42中往复运动，通过平衡阀套28与平衡阀芯29的相对滑动，露出的长槽型出水口的大小来调节水流大小。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，所述行程架33上固设有T型丝杠组件43，所述T型丝杠组件43一端通过联轴器36连接有电机输出轴连接，另一端与连杆32连接，所述电机固定在电机机座上，所述电机机座下设有压紧环39，所述外管42内设有平衡阀套28，所述平衡阀套28上设有出水口18，所述连杆32上设有平衡阀芯29，所述行程架33上设有两处限位开关，分别用于控制出水口18打开和关闭的极限位置，所述T型丝杠组件43上设有竖板，所述电机、两处限位开关均与电路板电连接。

T型丝杠组件43上设有竖板，在防止T型丝杠组件43转动的同时也作为限位开关的触碰板。行程架32上设有两处限位开关，分别控制水嘴打开和关闭的极限位置。水嘴的流量大小是通过测试标定好的，两个限位开关之间各位置按百分比逐个百分点依次标定，并与理论开口大小相互比对，而给出最终的准确流量值。

如图4所示，水嘴总成20包括堵头26、密封头27、平衡阀套28、平衡阀芯29、异型密封圈30、异型密封圈垫环31、连杆32、行程架33、磁钢开关34、隔套35、联轴器36、电机座37、减震垫圈38、压紧环39、密封挡圈40、开关座41、外管42、T型丝杠组件43、螺纹压环15。

电机采用丝扣连接固定在电机座37，后用压紧环39压紧；前端可转动电机轴通过联轴器36与T型丝杠组件43相连，通过T型丝杠组件43把旋转运动转换成往复运动。T型丝杠组件43用轴承以及螺纹压环15固定于行程架33，T型丝杠组件43的另一端通过丝扣与连杆32连接；T型丝杠组件43上设有竖板，在防止T型丝杠组件43转动的同时也作为限位开关的触碰板。行程架33上设有两处限位开关，分别控制水嘴打开和关闭的极限位置（T型丝杠连接连杆32前进后退的极限位置）。行程架33前端通过丝扣与外管42连接，外管42里设有异型密封圈垫环31、异型密封圈30、平衡阀套28。平衡阀套28上设有长槽型开口。

连杆32上设有多道密封圈以及平衡阀芯29；连杆32置于外管42中前后运动，通过平衡阀套28与平衡阀芯29的相对滑动，露出的长槽型开口的大小来调节水流大小。最后，外管42通过丝扣连接密封头27、堵头26，前端的密封连接完成。水嘴的流量大小是通过测试标定好的，两个限位开关之间各位置按百分比逐个百分点依次标定，并与理论开口大小相互比对，而给出最终的准确流量值。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器，所述上接头4内设有滤网12。

电机电池组23是由多节高性能可充电电池组成（8节高性能可充电电池串联可满足井下应用至少五年），与上接头4丝扣连接，水嘴总成20为一体化可调水嘴，压力传感器17可以监测录取地层压力及油管压力，当电机电池组23电量耗尽的时候，下入井下智能通讯测控仪器可以为电机电池组23进行井下无线充电。该工艺大幅提升分层注水自动化、智能化水平，及时掌握分层注水井的分层测调、水井管理和动态监测数据，为大数据处理与应用奠定了基础。

实施例6：

本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器的使用方法，与地面智能控制装置配合使用，电动配水器下井后，地面智能控制装置发送流量指令给电动配水器，电路板将流量计21计量的流量与地面智能控制装置的流量指令对应的配注量进行对比，当误差在范围外时，电动配水器调节出水口18大小，实现井下实时监测及自动调配。

其中，如图5所示，地面智能控制装置包括控制盒铂体47和阀体50，所述阀体50内插有阀杆54，阀杆54上设有磨轮53，阀杆54下设有阀座52，阀座52下设有执行器51，执行器51与控制盒铂体47电连接，阀体50上连通有出水焊接连接管56，出水焊接连接管56上设有出水压力传感器55，出水焊接连接管56从上至下依次连通有注水闸门57、注水管线58和注水井口59；

阀体50下端连通有进水焊接连接管45，进水焊接连接管45外设有进水护管48，进水护焊接连接管上从上至下依次设有进水压力传感器49和电磁流量计46。

在本实施例中，电动配水器包括电动配水器一61和电动配水器二63，两者之间设有层间封隔器62。电动配水器一上方设有套管保护封隔器60。

实施例7：

在实施例6的基础上，本实施例提供了一种井下实时监测与自动调配电动配水器的使用方法，电动配水器下井后，开始注水，通过地面智能控制装置产生压力流量波码，电动配水器感应压力流量波码并完成解码，读取波码携带信息及指令；

注入水经电动配水器的上接头4流入，进入过流管与承压外管之间的环形空间内，流入流量计计量，然后从出水口流出进入地层。

自动调配过程：电动配水器下井完井后，通过地面智能控制装置产生压力流量波码，井下智能水器感应压力流量波码并完成解码，读取波码携带信息及指令，按照指令进行自动操作。注入水从上接头4流入，一部分水从下接头1流到下层去，一部分水进入过流3与承压外管2所构成的环形空间内，流入流量计21，然后从出水口18出来进入地层，流量计21可以计算出流经的流量，然后与预设地质配注量进行对比，当计算出的流量与地质配注相差在误差范围外时，电机电池组23供电，促使水嘴总成20开大或关小，执行出水口18调节过程，确保分层注水量长期达到分层配注要求。

监测的分层流量、分层压力可以存储在电动配水器内。当电机电池组23电量耗尽的时候，下入井下智能通讯测控仪器可以为电机电池组23进行井下无线充电。

其中，如图6所示，测控仪包括从上至下依次连接的上排头69和磁定位护管73，上排头69上端设有上护帽68，上排头69内设有钢丝卡圈70，钢丝卡圈70与上护帽68连接，磁定位护管73内设有磁钢72和电路骨架76，磁钢72上端设有垫片71，磁钢72下端连接线圈组件74，线圈组件74下设有外护管75，磁定位护管73下端连接有天线密封座二44，天线密封座二44内设有传感器压板78和天线，天线连接头77、传感器均与电路板电连接。

测控仪内置天线外设有塑料护管81，天线通过天线帽二80和天线固定柱二79固定。

将测控仪和加重连接起来，然后接到测井车电缆头上，下入井底，随着电缆下降过程中，测控仪通过井下电动配水器时，磁钢72自动唤醒电动配水器，这时电缆车停车。智能控制装置就可以对井下电动配水器进行调测：智能控制装置配水器瞬时流量的调节；井下瞬时流量、压力、温度的读取；层一段时间注水数据的读取。下面一层配水器唤醒、数据测调同上一层相同，测调完成后，智能控制装置配水器自动进入睡眠模式。然后将电缆上提，出井后将测控仪拆卸下来。

当井下智能通讯测控仪从油管下入至电动配水器内部时，电动配水器通过磁簧开关34被找到，并且内部电路被从休眠中唤醒，准备开始井下智能通讯测控仪器与配水器之间的无线通讯；当需要录取这些数据时，地面上测试车采用电缆携带井下智能通讯测控仪器下入油管内与电动配水器进行非接触式无线通讯，将井下流量、压力等动态数据实时录取出来。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：包括从上至下依次连接的上接头（4）、承压外管（2）和下接头（1），所述承压外管（2）内设有过流管（3），所述过流管（3）下连接有节流体，所述上接头（4）内设有上接头滑套（5），所述上接头（4）内设有天线护罩（7），所述天线护罩（7）内设置有天线，所述过流管（3）与承压外管（2）的环形空间内集成有水嘴总成（20）、流量计（21）、电路电池组（22）、电机电池组（23）、压力传感器（17）、电路板。

2.根据权利要求1所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述电路板外设有电路板护罩（16），所述电路电池组（22）上电联有磁簧开关（34），所述磁簧开关（34）设于磁簧开关护座（8）上，所述压力传感器（17）设于传感器座（13）上，所述流量计（21）设于水嘴总成（20）的出水口（18）处，所述流量计（21）与电路板电连接，所述水嘴总成（20）与电机电池组（23）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述水嘴总成（20）包括从上至下依次连接的堵头（26）、外管（42）和行程架（33），所述外管（42）内设有密封头（27）和连杆（32），所述连杆（32）可在外管（42）内往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述上接头（4）内设有滤网（12）。

5.根据权利要求3所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述行程架（33）上固设有T型丝杠组件（43），所述T型丝杠组件（43）一端通过联轴器（36）与电机输出轴连接，另一端与连杆（32）连接，所述电机固定在电机机座上，所述电机机座下设有压紧环（39），所述外管（42）内设有平衡阀套（28），所述平衡阀套（28）上设有出水口（18），所述连杆（32）上设有平衡阀芯（29）。

6.根据权利要求5所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述行程架（33）上设有两处限位开关，分别用于控制出水口（18）打开和关闭的极限位置，所述T型丝杠组件（43）上设有竖板，电机、两处限位开关均与电路板电连接。

7.根据权利要求6所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述两处限位开关之间的位置按百分比逐个百分点依次标定，并与出水口（18）开口大小相互比对。

8.根据权利要求1所述的一种井下实时监测与自动调配电动配水器，其特征在于：所述天线通过天线帽一（11）和天线固定柱一（10）固定。

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