本發(fā)明涉及油田開發(fā)注水井的注水設(shè)備，特別是一種分層段注水井無線測控配水裝置及其分層段注水管柱，在分層段注水井中使用，尤其適用于水平井和大斜度井。

背景技術(shù)：

由于有著不受地面因素制約，占地面積小等優(yōu)點，越來越多的大斜度井和水平井在油田開發(fā)中投入生產(chǎn)，然而現(xiàn)有的分層注水工藝受測調(diào)工藝影響，在井斜角大于30°的井中測調(diào)成功率便大幅下降，對水平井則無法測調(diào)，無法滿足分層注水的需求。

目前常用的分注工藝有偏心分注工藝、空心分注工藝、測調(diào)一體化工藝。偏心分注工藝與空心分注工藝在定期的測調(diào)工作過程中，需要用鋼絲或電纜攜帶流量計或打撈工具進行多次起下作業(yè)。測、調(diào)是兩套獨立的工藝，首先測取分層流量，若某層注水量與配注量相差較大時，再用機械投撈器將該層的堵塞器撈出更換相應(yīng)的水嘴，調(diào)整該層的配水量，一次下井很難滿足各層位的配注要求，需要反復(fù)測調(diào)。為了實現(xiàn)各層的配注要求，甚至需要實施數(shù)天的作業(yè)，測調(diào)隊伍的工作量十分繁重，測調(diào)費用甚高。

近年來發(fā)展出了測調(diào)一體化工藝，通過電纜絞車，把一體化測調(diào)儀下入到井下配水器的可調(diào)式配水芯子內(nèi)部，通過地面控制，利用控制軟件實現(xiàn)觀察井底流量、壓力、溫度等變化情況，將測試和調(diào)配工作一步完成，測調(diào)時間在8-12小時之內(nèi)便可完成，極大地提高了測調(diào)效率，縮短了測調(diào)時間，但是仍需通過電纜絞車作業(yè)施工，施工工作量仍然繁重。

上述偏心分注工藝、空心分注工藝、測調(diào)一體化工藝均需要用鋼絲或電纜攜帶測調(diào)儀器下井至配水器位置。鑒于油田注入水水質(zhì)差異較大，因管柱內(nèi)油、泥、垢等造成測調(diào)儀器下井遇阻的問題時有發(fā)生，甚至無法完成測調(diào)作業(yè)，部分井只有作業(yè)起出管柱進行更換才能恢復(fù)生產(chǎn)。目前對分層注水井的測調(diào)方式仍需改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種分層段注水井無線測控配水裝置及其分層段注水管柱，改變目前需要作業(yè)施工通過電纜下入測調(diào)儀器的測調(diào)方式，避免測調(diào)儀器下井遇阻造成的額外作業(yè)工作量，滿足各油層注水的測控需求，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種分層段注水井無線測控配水裝置包括測控配水系統(tǒng)和殼體13，殼體13被隔板分隔為注水通道12和安裝腔，測控配水系統(tǒng)安裝和密封在由隔板和殼體13構(gòu)成的安裝腔內(nèi)，安裝腔的底部設(shè)有出水孔道23，隔板的下部設(shè)有出水孔21、該出水孔21與安裝腔的下部連通；測控配水系統(tǒng)通過密封件18密封在出水孔道23上方的腔室內(nèi)、測控配水系統(tǒng)的堵塞體22與出水孔道23的上端口配合；殼體13兩端與上接頭11和下接頭26連接，下接頭26的本體中設(shè)有出水通道25，該出水通道25與出水孔道23對接；在出水孔道23上方的安裝腔內(nèi)固定傳感器一20、在出水孔道23的下部固定傳感器二24。

安裝了一種分層段注水井無線測控配水裝置的分層段注水管柱包括油管5、封隔器8、單流閥9和篩管絲堵10，將無線信號收發(fā)裝置6與分層段注水井無線測控配水裝置7通過電纜連接、與油層相對應(yīng)配套安裝在油管5中，油層與油層之間由油管5和套管4形成的環(huán)形空間通過封隔器8封隔；無線信號收發(fā)裝置6中裝有次聲波發(fā)生器和次聲波接收器。

使用分層段注水管柱的測調(diào)方法，是：

A、將地面信號收發(fā)裝置2安裝在注水井口3的測試閥門上面并將其與計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1連接，地面信號收發(fā)裝置2中裝有次聲波發(fā)生器和次聲波接收器，接收來自無線信號收發(fā)裝置6發(fā)送的信息；

B、分層段注水井無線測控配水裝置7中的傳感器一20和傳感器二24將所處位置的壓力變化參數(shù)傳輸?shù)娇刂齐娐穯卧?6，通過控制電路單元16和信號收發(fā)單元14將壓力變化參數(shù)依次傳輸?shù)綗o線信號收發(fā)裝置6、地面信號收發(fā)裝置2和計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1；

C、人工調(diào)整分層段注水井無線測控配水裝置7的配水流量時，將調(diào)整指令通過計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1發(fā)送給地面信號收發(fā)裝置2并依次傳輸給無線信號收發(fā)裝置6以及分層段注水井無線測控配水裝置7的信號收發(fā)單元14，通過控制電路單元16控制電機17的正向、反向轉(zhuǎn)動，調(diào)整堵塞體22與出水孔道23上端口之間的開度，實現(xiàn)對該油層注水量的調(diào)整。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著使用效果是，本發(fā)明的分層注水管柱中配套安裝了無線信號收發(fā)裝置和分層段注水井無線測控配水裝置，在注水井口的測試閥門上安裝了地面信號收發(fā)裝置。分層段注水井無線測控配水裝置中裝有測控配水系統(tǒng)，系統(tǒng)中的電池組能為裝置提供電能，進行信號的傳輸與接收、管控控制電路單元的運行和電機的旋轉(zhuǎn)。電機與電機換向減速機構(gòu)和傳動桿連接，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗、大扭矩的無級轉(zhuǎn)動，控制堵塞體的位置。將兩個壓力傳感器安裝在出水孔道的上方和底部，用于測量所處位置的壓力，構(gòu)成了等效文邱利流量計。測控配水系統(tǒng)中的堵塞體與出水孔道配合，堵塞體在電機的驅(qū)動下，沿軸線方向上下移動，堵塞體與出水孔道端面之間的過流面積隨之變化，過水流量的變化與過流面積的變化及兩個壓力傳感器壓力的變化呈一一對應(yīng)關(guān)系，確定了兩處壓力便確定了過水流量。隔板的出水孔中裝有過濾網(wǎng)，能夠確保大直徑的顆粒被擋住，不會堵塞出水通道。當(dāng)控制電路單元在接收到信號指令后，控制電機，相應(yīng)的調(diào)整堵塞體與出水孔道的開度，改變注水量直至達到配注要求。地面信號收發(fā)裝置用于接收與傳輸來自井下和地面的信號和指令。

本發(fā)明在多口分段注水井上的試驗證明，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大斜度井與水平井的無線調(diào)配功能，同時也適用于直井。能夠即時取得井底分段壓力、注水量等參數(shù)，再通過地面的計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備和地面信號收發(fā)裝置發(fā)送調(diào)配指令，便能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)配各層的注水量，不需要下入測調(diào)儀器便可實現(xiàn)各層注入水量的調(diào)節(jié)，顯著降低了生產(chǎn)成本。有效解決了傳統(tǒng)分注工藝測調(diào)工作量大、費用高的問題以及大斜度井和水平井分段注水使用傳統(tǒng)的測調(diào)工藝無法實現(xiàn)測調(diào)的問題，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的分層段注水管柱的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。

圖2是本發(fā)明無線測控配水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，并非限制本發(fā)明的保護范圍，凡使用本發(fā)明的設(shè)計思路得出的改進均屬于本發(fā)明的保護范疇。

參見圖2，一種分層段注水井無線測控配水裝置包括測控配水系統(tǒng)和殼體13，殼體13被隔板分隔為注水通道12和安裝腔，測控配水系統(tǒng)安裝和密封在由隔板和殼體13構(gòu)成的安裝腔內(nèi)，安裝腔的底部設(shè)有出水孔道23，隔板的下部設(shè)有出水孔21、該出水孔21與安裝腔的下部連通；測控配水系統(tǒng)通過密封件18密封在出水孔道23上方的腔室內(nèi)、測控配水系統(tǒng)的堵塞體22與出水孔道23的上端口配合；殼體13兩端與上接頭11和下接頭26連接，下接頭26的本體中設(shè)有出水通道25，該出水通道25與出水孔道23對接；在出水孔道23上方的安裝腔內(nèi)固定傳感器一20、在出水孔道23的下部固定傳感器二24。上接頭11和下接頭26均設(shè)有中心孔和對接注水通道，該對接注水通道一端與中心孔連通、另一端與注水通道12連通。測控配水系統(tǒng)包括信號收發(fā)單元14、電池組15、控制電路單元16、電機換向減速機構(gòu)和電機17，信號收發(fā)單元14、電池組15、電機17通過電纜與控制電路單元16串聯(lián)，堵塞體22通過電機換向減速機構(gòu)與電機17的輸出端連接；傳感器一20和傳感器二24通過電纜與控制電路單元16串聯(lián)。電機換向減速機構(gòu)包括減速箱19和傳動桿，傳動桿的下端固定堵塞體22，電機17的輸出端與減速箱19的輸入端連接，減速箱19的輸出端與傳動桿連接；堵塞體22是圓錐體、上端外圓大于出水孔道23的內(nèi)徑。信號收發(fā)單元14的電路板與控制電路單元16串聯(lián)，信號收發(fā)單元14向無線信號收發(fā)裝置6發(fā)送壓力參數(shù)信號、接收來自無線信號收發(fā)裝置6的指令信號，向控制電路單元16發(fā)送電機17的調(diào)整參數(shù)信息。下接頭26上的出水通道25是直角形孔道或斜孔道、其內(nèi)部端口與出水孔道23對接、外部端口與油管5和套管4之間的環(huán)形空間連通。密封件18安裝在安裝腔的上部端口、固定在電機17下方密封電機換向減速機構(gòu)、固定并密封在安裝腔的底部，出水孔道23設(shè)在安裝腔底部的密封件18中。隔板的出水孔21中裝有過濾網(wǎng)、與安裝腔下部密封件18之間的空腔和出水孔道23連通。

參見圖1，安裝了一種分層段注水井無線測控配水裝置的分層段注水管柱包括油管5、封隔器8、單流閥9和篩管絲堵10，將無線信號收發(fā)裝置6與分層段注水井無線測控配水裝置7通過電纜連接、與油層相對應(yīng)配套安裝在油管5中，油層與油層之間由油管5和套管4形成的環(huán)形空間通過封隔器8封隔；無線信號收發(fā)裝置6中裝有次聲波發(fā)生器和次聲波接收器。

使用分層段注水管柱的測調(diào)方法，是：

A、將地面信號收發(fā)裝置2安裝在注水井口3的測試閥門上面并將其與計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1連接，地面信號收發(fā)裝置2中裝有次聲波發(fā)生器和次聲波接收器，接收來自無線信號收發(fā)裝置6發(fā)送的信息；

B、分層段注水井無線測控配水裝置7中的傳感器一20和傳感器二24將所處位置的壓力變化參數(shù)傳輸?shù)娇刂齐娐穯卧?6，通過控制電路單元16和信號收發(fā)單元14將壓力變化參數(shù)依次傳輸?shù)綗o線信號收發(fā)裝置6、地面信號收發(fā)裝置2和計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1；

C、人工調(diào)整分層段注水井無線測控配水裝置7的配水流量時，將調(diào)整指令通過計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1發(fā)送給地面信號收發(fā)裝置2并依次傳輸給無線信號收發(fā)裝置6以及分層段注水井無線測控配水裝置7的信號收發(fā)單元14，通過控制電路單元16控制電機17的正向、反向轉(zhuǎn)動，調(diào)整堵塞體22與出水孔道23上端口之間的開度，實現(xiàn)對該油層注水量的調(diào)整。

具體使用時：在計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1中輸入指令給地面信號收發(fā)裝置2，發(fā)送信號給井下的無線信號收發(fā)裝置6，喚醒井下安裝的第一級分層段注水井無線測控配水裝置7，獲取到傳感器一20和傳感器二 24的即時壓力，堵塞體22與出水孔道23的開度，井下的無線信號收發(fā)裝置6將上述信息上傳至地面信號收發(fā)裝置2。計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1獲取到該層的即時水量，若與油層配注要求不符，則在計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1中輸入相應(yīng)的指令給地面無線信號收發(fā)裝置2，發(fā)送信號給井下的無線信號收發(fā)裝置6，無線信號收發(fā)裝置6將信號接收后發(fā)送給分層段注水井無線測控配水裝置7，其控制電路單元16接收指令后控制電機17，相應(yīng)的調(diào)整堵塞體22與出水孔道23的開度，改變注水量直至達到配注要求。

當(dāng)?shù)谝患壏謱佣巫⑺疅o線測控配水裝置7完成配注后，在計算機或數(shù)據(jù)處理設(shè)備1中進行相應(yīng)的操作調(diào)整第二級分層段注水井無線測控配水裝置7，逐級進行調(diào)整。當(dāng)最下一級調(diào)整完成后，如測調(diào)效果不理想，再重復(fù)上述操作，直至各級分層段注水井無線測控配水裝置7均能達到地層配注要求，測調(diào)結(jié)束。

上面敘述的實施例僅僅為典型實施例，但本發(fā)明不僅限于這些實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護范圍不僅限于上文的說明。