專利名稱：智能化井下配水控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油領域，特別涉及一種智能化井下配水控制裝置。
背景技術：
注水開采是我國的特色技術，我國80%以上的油田采用注水開采，在我國油田開采中占有舉足輕重的地位。經(jīng)過多年發(fā)展，我國精細注水技術處于世界領先地位，但現(xiàn)有的配水裝置仍然存在注水合格率低、不能實現(xiàn)井下狀態(tài)實時監(jiān)測、并根據(jù)注水量變化進行實時調(diào)整等問題。因此，迫切需要一種能夠根據(jù)井下條件變化自動調(diào)整注水量，并實時監(jiān)測井下狀態(tài)參數(shù)的智能注水裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中的配水裝置存在注水合格率低、不能實現(xiàn)井下狀態(tài)實時監(jiān)測、并根據(jù)注水量變化進行實時調(diào)整等問題，本發(fā)明實施例提供了一種智能化井下配水控制裝置。所述技術方案如下一種智能化井下配水控制裝置，所述裝置包括設于殼體組件內(nèi)的電池組、全向輻射天線、控制電路、水嘴、執(zhí)行機構、溫度傳感器、壓力感器及流量傳感器，其中，所述電池組用于向所述控制電路及執(zhí)行機構提供電源；所述全向輻射天線用于無線信號的接收和發(fā)射，實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)傳輸和地面控制指令的接收；所述控制電路用于控制所述執(zhí)行機構、所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器動作；所述執(zhí)行機構用于帶動所述水嘴上下運動，調(diào)整所述的開口大小，實現(xiàn)配注量的調(diào)節(jié)；所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器分別用于所述井下的油層溫度、油層壓力及水嘴流量的探測。具體地，所述殼體組件包括殼體，以及連接在殼體下端的傳感器支座和插頭，所述殼體內(nèi)由上至下順次設置著電池組、全向輻射天線、控制電路、執(zhí)行機構及水嘴，所述傳感器支座及所述插頭內(nèi)分別設有相連通的第一流道和第二流道，所述傳感器支座中設有與所述第一流道相連通的進水口，所述插頭中設有與所述第二流道相連通的出水孔，所述流量傳感器設置在所述第一流道中，所述壓力傳感器設于所述傳感器支座中，所述插頭中設有連通所述壓力傳感器的壓力引孔。具體地，所述執(zhí)行機構設于所述殼體與所述傳感器支座之間，所述執(zhí)行機構包括減速電機，與所述減速電機的輸出軸相連的執(zhí)行桿，以及設于所述執(zhí)行桿的下端水嘴，所述減速電機的輸出軸上由內(nèi)至外順次套接著旋轉(zhuǎn)螺母和軸承座，所述旋轉(zhuǎn)螺母與所述軸承座之間設有鋼球，所述執(zhí)行桿與所述旋轉(zhuǎn)螺母外部套接著支撐套，所述支撐套與所述軸承座的外部套接著壓蓋，所述執(zhí)行桿的上端設有導向銷釘。具體地，所述水嘴由上至下包括順次設于所述執(zhí)行桿上的水嘴套和水嘴座。進一步地，所述殼體對應所述進水口處設有濾網(wǎng)。具體地，所述全向輻射天線包括天線殼體、同軸電纜及加感天線，所述同軸電纜及所述加感天線設于所述天線殼體內(nèi)，所述同軸電纜與所述天線殼體連接處設有剛性密封組件，所述剛性密封組件是套接在所述同軸電纜上的卡套及壓帽，所述同軸電纜中的芯線與所述加感天線相連，所述天線殼體上對應所述加感天線的位置設有輻射孔。具體地，所述流量傳感器包括傳感器殼體，所述傳感器殼體內(nèi)設有貫通的液流通道，所述液流通道內(nèi)設有靶片，所述傳感器殼體內(nèi)對應所述靶片處，固定有傳感器基座，所述傳感器基座內(nèi)設置空心靶桿，所述空心靶桿的一端插入所述靶片中，所述空心靶桿的中心插入實心靶桿，并且所述實心靶桿的伸出所述空心靶桿的那端套接著渦流靶，所述傳感器殼體內(nèi)對應所述渦流靶的位置處，設有電渦探頭及電子倉。進一步地，所述殼體的上端連接有打撈頭。進一步地，所述打撈頭與所述殼體的連接處、所述全向輻射天線與所述殼體的連接處、所述傳感器支座與所述殼體連接處、以及所述傳感器支座與所述插頭連接處，分別設有的柔性密封結(jié)構。具體地，所述柔性密封結(jié)構為0型圈密封。進一步地，所述打撈頭與所述電池組之間設有柔性的墊片。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過溫度、壓力及流量傳感器能夠長期連續(xù)獲取注水井井下溫度、壓力和流量等參數(shù)信息，上述數(shù)據(jù)存儲到控制電路的存貯介質(zhì)中，由全向輻射電線以無線的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和指令接收，通過執(zhí)行機構帶動水嘴實現(xiàn)配注量的自動調(diào)節(jié)。因此本發(fā)明能實時監(jiān)控油層情況，并根據(jù)實際情況，實現(xiàn)油田分層注水的自動控制，為油藏動態(tài)模擬提供依據(jù)，進一步提高注水動態(tài)合格率和測調(diào)效率，從而持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提高油田產(chǎn)量、提高水驅(qū)采收率。


圖1是本發(fā)明實施例中提供的智能化井下配水控制裝置整體結(jié)構剖視圖；圖加是本發(fā)明實施例中提供的全向輻射天線的結(jié)構剖視圖；圖2b是圖加的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明實施例中提供的流量傳感器的結(jié)構剖視圖。附圖中，各標號所代表的組件列表如下1剪切銷釘，2打撈頭，3 墊片，4電池組，5全向輻射天線，5. 1天線殼體，5. 2同軸電纜，5. 3壓帽，5. 4卡套，5. 5芯線，5. 6加感天線，5. 7安裝孔，5. 8輻射孔，6控制電路，7減速電機，8軸承座，9旋轉(zhuǎn)螺母，10導向銷釘，11支撐套，
12執(zhí)行桿，13水嘴套，14水嘴座，15傳感器支座，16流量傳感器，16. 1堵頭，16. 2傳感器殼體，16. 3銷子，16. 4電渦流探頭，16. 5靶片，16. 6傳感器基座，16. 7探頭基座，16. 8實心靶桿，16. 9空心靶桿，16. 10渦流靶，16. 11 螺釘，16. 12電子倉，16. 13液流通道，17壓力傳感器，
18密封支座，
19壓力引孔，
20插頭，
210型密封圈，
22出水孔，
23第二流道，
24第一流道，
25濾網(wǎng)，
26進水口，
27壓蓋，
28鋼球。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種智能化井下配水控制裝置，包括設于殼體組件內(nèi)的電池組4、全向輻射天線5、控制電路6、水嘴、執(zhí)行機構、溫度傳感器、壓力感器及流量傳感器16。其中，所述電池組4用于向所述控制電路6及執(zhí)行機構提供電源。所述全向輻射天線5用于無線信號的接收和發(fā)射，實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)傳輸和地面控制指令的接收。所述控制電路6用于控制所述執(zhí)行機構、所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器 16動作。所述執(zhí)行機構用于帶動所述水嘴上下運動，調(diào)整所述的開口大小，實現(xiàn)自動配注量的調(diào)節(jié)。所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器16分別用于所述井下的油層溫度、油層壓力及水嘴流量的探測，上述數(shù)據(jù)存貯在控制電路6中的存貯器里，需要時可通過全向輻射天線5傳遞到地面。本發(fā)明通過溫度傳感器、壓力傳感器及流量傳感器能，夠長期連續(xù)獲取注水井井下溫度、壓力和流量等參數(shù)信息，并通過控制電路將數(shù)據(jù)存儲到控制電路的存貯介質(zhì)中，由全向輻射電線以無線的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和指令接收，通過執(zhí)行機構帶動水嘴實現(xiàn)配注量的自動調(diào)節(jié)，因此本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)控油層情況，根據(jù)油層的實際情況，實現(xiàn)油田分層注水的自動控制，為油藏動態(tài)模擬提供依據(jù)，進一步提高注水動態(tài)合格率和測調(diào)效率，從而持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提高油田產(chǎn)量、提高水驅(qū)采收率。具體地，如圖1所示，本例中，所述殼體組件包括殼體，以及連接在殼體下端的傳感器支座15和插頭20?？紤]到結(jié)構緊湊合理布局，所述殼體內(nèi)由上至下順次設置著電池組4、全向輻射天線5、控制電路6、執(zhí)行機構及水嘴。所述傳感器支座15及所述插頭20內(nèi)分別設有相連通的第一流道M和第二流道23，所述傳感器支座15中設有與所述第一流道 M相連通的進水口 26，所述插頭20中設有與所述第二流道23相連通的出水孔22，水流由濾網(wǎng)25流入進水口 26，經(jīng)第一流道對、第二流道23至出水孔22。為了過濾水中的雜物， 所述殼體對應所述進水口沈處設有濾網(wǎng)25，提高了注水的質(zhì)量。為了檢測注水量，本例優(yōu)選，所述流量傳感器16設置在所述第一流道M中，并且流量傳感器16設置在進水口沈的下方，因此能夠準確的監(jiān)測注水流量。所述壓力傳感器17通過密封支座18設于所述傳感器支座15中，所述插頭20中設有連通所述壓力傳感器17的壓力引孔19，本例中，壓力傳感器17設于流量傳感器16的下方，可準確檢測水嘴后的壓力。本發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中的注水器僅具有注水功能，不具有定量注水功能。具體地，如圖1所示，本例中，為了使結(jié)構更加合理，所述執(zhí)行機構設于所述殼體與所述傳感器支座15之間。為了克服不能實現(xiàn)定量注水的缺陷，實現(xiàn)定量注水，本發(fā)明采用了電機帶動執(zhí)行桿12，推動水嘴運動，進而控制水嘴開度的結(jié)構，用流量傳感器16檢測注水流量，并形成閉環(huán)控制，可準確調(diào)整流量的大小。具體實施時，執(zhí)行機構還可以采用由彈簧和執(zhí)行桿12組成的機構。具體地，本例中，所述執(zhí)行機構包括減速電機7，與所述減速電機7的輸出軸相連的執(zhí)行桿12，以及設于所述執(zhí)行桿12的下端水嘴。所述水嘴由上至下包括順次設于所述執(zhí)行桿12上的水嘴套13和水嘴座14。所述減速電機7的輸出軸上由內(nèi)至外順次套接著旋轉(zhuǎn)螺母9和軸承座8，所述旋轉(zhuǎn)螺母9與所述軸承座8之間設有鋼球觀，所述執(zhí)行桿12與所述旋轉(zhuǎn)螺母9外部套接著支撐套11，所述支撐套11與所述軸承座8的外部套接著壓蓋27， 所述執(zhí)行桿12的上端設有導向銷釘10。通過旋轉(zhuǎn)螺母9、導向銷釘10及執(zhí)行桿12將減速電機7的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，使水嘴套13在流道中上下運動，實現(xiàn)水嘴的開度大小調(diào)節(jié)，實現(xiàn)配注量的調(diào)整。進一步地，如圖1所示，所述殼體的上端連接有打撈頭2，打撈頭2中裝有剪切銷釘 1。當裝置的電池組4電量不足，報警時，可以下入投撈工具，抓住打撈頭2，實現(xiàn)投撈，在地面更換電池后再次放入到指定層段，繼續(xù)工作，方便了作業(yè)。進一步地，如圖1所示，為了保證整個裝置的密封性，所述打撈頭2與所述殼體的連接處、所述全向輻射天線5與所述殼體的連接處、所述傳感器支座15與所述殼體連接處、 以及所述傳感器支座15與所述插頭20連接處，分別設有的柔性密封結(jié)構。本例中，所述柔性密封結(jié)構為0型密封圈21。具體實施時，所述柔性密封結(jié)構具體實施時，所述柔性密封結(jié)構還可以是橡膠墊片3或墊塊。進一步地，如圖1所示，所述打撈頭2與所述電池組4之間設有柔性的墊片3，增加了裝置的緩沖性能。本例中，柔性的墊片3優(yōu)選為聚四氟乙烯墊片。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的全向天線，不能在井下高壓井液下穩(wěn)定工作，而且無法克服全向天線外殼的屏蔽問題。為了解決現(xiàn)有全向天線無法在井下高壓穩(wěn)定高壓井液下穩(wěn)定工作的問題，具體地，如圖加所示，本例中，所述全向輻射天線5包括天線殼體5. 1、同軸電纜5. 2及加感天線5.6。所述同軸電纜5. 2及所述加感天線5. 6設于所述天線殼體5.1內(nèi)，所述同軸電纜5. 2 中的芯線5. 5與所述加感天線5. 6相連，加感天線5. 6與同軸電纜5. 2形成諧振回路，增加全向輻射天線5(參見圖1)的輻射能力。所述同軸電纜5. 2與所述天線殼體5. 1連接處設有剛性密封組件，使得全向輻射天線5(參見圖1)能夠在注水井高壓環(huán)境下穩(wěn)定工作。本例中，所述剛性密封組件是套接在所述同軸電纜5. 2上的卡套5. 4及壓帽5. 3。為了外殼解決屏蔽問題，所述天線殼體5. 1上對應所述加感天線5. 6的位置設有輻射孔5. 8，所述天線殼體5. 1上還設有安裝孔5. 7(參見圖2b)。本例中，天線殼體5. 1周圍設有一個安裝孔 5.7(參見圖2b)和兩個輻射孔5. 8形成電磁波輻射通道，實現(xiàn)電磁波的全向輻射。加感天線5. 6與安裝孔5. 7 (參見圖2b)和輻射孔5. 8之間的空隙用樹脂進行填充，與周圍水介質(zhì)隔開實現(xiàn)密封。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)目前市面上雖然存在多種形式的流量傳感器 16，如利用渦街頻率測量、壓差測量、電磁流量測量、溫度流量測量等方法的測量的流量傳感器，由于它們有的安裝條件要求高，有的流量計不適合在高壓環(huán)境下應用，有的體積大， 在井下難以安裝，因此現(xiàn)有的傳感器普遍存在，無法在本發(fā)明所述裝置緊湊空間的中進行安裝，無法滿足井下高壓環(huán)境下流量測量的精度要求的缺陷。具體地，為了克服上述缺陷，發(fā)明人設計出了微型的流量傳感器，如圖3所示，所述流量傳感器包括傳感器殼體16. 2，所述傳感器殼體16. 2內(nèi)設有貫通的液流通道16. 13。 所述液流通道16. 13內(nèi)設有靶片16. 5。所述傳感器殼體16. 2內(nèi)對應所述靶片16. 5處，固定有傳感器基座16. 6，本例中，傳感器基座16. 6焊接在傳感器殼體16. 2上，并且傳感器基座16. 6與傳感器殼體16. 2之間通過銷子16. 3定位。所述傳感器基座16. 6內(nèi)設置空心靶桿16. 9，傳感器基座16. 6和空心靶桿16. 9之間通過焊接連接，并且所述空心靶桿16. 9的一端插入所述靶片16. 5中。所述空心靶桿16. 9的中心插入實心靶桿16. 8，所述實心靶桿 16. 8的另一端伸出所述空心靶桿16. 9。所述實心靶桿16. 8的伸出端套接著渦流靶16. 10， 所述傳感器殼體16. 2內(nèi)對應所述渦流靶16. 10的位置處，設有電渦探頭及電子倉16. 12。 本例中，電渦流探頭16. 4由兩個螺釘16. 11通過探頭基座16. 7固定在傳感器殼體16. 2上。 為了方便安裝，所述傳感器殼體16. 2內(nèi)與所述傳感器基座16. 6對應位置處設有堵頭16. 1， 堵頭16. 1內(nèi)設有與所述液流通道16. 13流向和寬度一致的流道。由于靶片16. 5為液體流動敏感測試元件，當液流通道16. 13有水流過時，在水流的作用下，靶片16. 5變形并帶動空心靶桿16. 9產(chǎn)生變形，變形經(jīng)實心靶桿16. 8和渦流靶 16. 10轉(zhuǎn)移到電子倉16. 12，由電渦流探頭16. 4進行檢測，通過流量與位移之間的關系，來
測量流量。本發(fā)明所述流量傳感器能夠在所述傳感器支座的第一流道中的緊湊空間中進行安裝，經(jīng)測試，本發(fā)明所述流量傳感器能夠在高壓環(huán)境下實現(xiàn)流量的精確測量。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種智能化井下配水控制裝置，其特征在于，所述裝置包括設于殼體組件內(nèi)的電池組、全向輻射天線、控制電路、水嘴、執(zhí)行機構、溫度傳感器、壓力感器及流量傳感器，其中， 所述電池組用于向所述控制電路及執(zhí)行機構提供電源；所述全向輻射天線用于無線信號的接收和發(fā)射，實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)傳輸和地面控制指令的接收；所述控制電路用于控制所述執(zhí)行機構、所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器動作；所述執(zhí)行機構用于帶動所述水嘴上下運動，調(diào)整所述的開口大小，實現(xiàn)配注量的調(diào)節(jié)；所述溫度傳感器、所述壓力感器及所述流量傳感器分別用于所述井下的油層溫度、油層壓力及水嘴流量的探測。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述殼體組件包括殼體，以及連接在殼體下端的傳感器支座和插頭，所述殼體內(nèi)由上至下順次設置著電池組、全向輻射天線、控制電路、執(zhí)行機構及水嘴，所述傳感器支座及所述插頭內(nèi)分別設有相連通的第一流道和第二流道，所述傳感器支座中設有與所述第一流道相連通的進水口，所述插頭中設有與所述第二流道相連通的出水孔，所述流量傳感器設置在所述第一流道中，所述壓力傳感器設于所述傳感器支座中，所述插頭中設有連通所述壓力傳感器的壓力引孔。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行機構設于所述殼體與所述傳感器支座之間，所述執(zhí)行機構包括減速電機，與所述減速電機的輸出軸相連的執(zhí)行桿，以及設于所述執(zhí)行桿的下端水嘴，所述減速電機的輸出軸上由內(nèi)至外順次套接著旋轉(zhuǎn)螺母和軸承座，所述旋轉(zhuǎn)螺母與所述軸承座之間設有鋼球，所述執(zhí)行桿與所述旋轉(zhuǎn)螺母外部套接著支撐套，所述支撐套與所述軸承座的外部套接著壓蓋，所述執(zhí)行桿的上端設有導向銷釘。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述水嘴由上至下包括順次設于所述執(zhí)行桿上的水嘴套和水嘴座。
5.如權利要求2-4任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述殼體對應所述進水口處設有濾網(wǎng)。
6.如權利要求1-4任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述全向輻射天線包括天線殼體、同軸電纜及加感天線，所述同軸電纜及所述加感天線設于所述天線殼體內(nèi)，所述同軸電纜與所述天線殼體連接處設有剛性密封組件，所述剛性密封組件是套接在所述同軸電纜上的卡套及壓帽，所述同軸電纜中的芯線與所述加感天線相連，所述天線殼體上對應所述加感天線的位置設有輻射孔。
7.如權利要求1-4任一項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述流量傳感器包括傳感器殼體，所述傳感器殼體內(nèi)設有貫通的液流通道，所述液流通道內(nèi)設有靶片，所述傳感器殼體內(nèi)對應所述靶片處，固定有傳感器基座，所述傳感器基座內(nèi)設置空心靶桿，所述空心靶桿的一端插入所述靶片中，并且所述空心靶桿的中心插入實心靶桿，所述實心靶桿的伸出所述空心靶桿的那端套接著渦流靶，所述傳感器殼體內(nèi)對應所述渦流靶的位置處，設有電渦探頭及電子倉。
8.如權利要求2-4任一項權利要求所遍勺裝置，其特征在于，所述殼體的上端連接有打撈頭。
9.如權利要求8項權利要求所述的裝置，其特征在于，所述打撈頭與所述殼體的連接處、所述全向輻射天線與所述殼體的連接處、所述傳感器支座與所述殼體連接處、以及所述傳感器支座與所述插頭連接處，分別設有的柔性密封結(jié)構。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述打撈頭與所述電池組之間設有柔性的墊片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能化井下配水控制裝置，屬于石油領域。所述裝置包括設于殼體組件內(nèi)的電池組、全向輻射天線、控制電路、水嘴、執(zhí)行機構、溫度傳感器、壓力感器及流量傳感器，本發(fā)明通過溫度、壓力及流量傳感器連續(xù)獲取注水井井下溫度、壓力和流量等參數(shù)信息，將數(shù)據(jù)存儲到控制電路的存貯介質(zhì)中，由全向輻射電線以無線的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和指令接收，通過執(zhí)行機構帶動水嘴實現(xiàn)配注量的自動調(diào)節(jié)，因此本發(fā)明能實時監(jiān)控油層情況，根據(jù)實際情況實現(xiàn)油田分層注水的自動控制，為油藏動態(tài)模擬提供依據(jù)，進一步提高注水動態(tài)合格率和測調(diào)效率，從而持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)提高油田產(chǎn)量、提高水驅(qū)采收率。
文檔編號E21B43/20GK102418504SQ20101029331
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者劉合, 劉玉章, 楊清海, 裴曉含, 鄭立臣 申請人:中國石油天然氣股份有限公司