專利名稱：一種用于注水井井下分層流量的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及油田井下分層注水，尤其涉及一種用于注水井井下分層流量的控制裝置。
背景技術：
在注水開發的非均質油田中，注水井井下分層流量調配是一項極為重要的工作，即根據配注要求，監測、調整分層注入量。目前，已有的分層調配技術是采用鋼絲或電纜下入專用儀器來完成，鋼絲電纜作業成功率受井斜的影響，一般來說，偏心投撈工藝在井斜大于30度時，投撈成功率較低；同心投撈工藝在井斜大于60度時，對接非常困難，無法滿足大斜度井、水平井的調配需求；流量控制裝置都是純機械結構，更換水嘴時需要先把水嘴打撈出，更換后再投入井下配水器中，增加了更換的復雜度，且無法應用于大斜度井、水平井。
發明內容
本發明提供了一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，該控制裝置無需下入儀器測試調配，不受井斜限制，實現了實時的對注水量的調配，詳見下文描述一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，包括筒形控制器主體，所述筒形控制器主體的頂部和底部分別設置有上接頭和下接頭，下端設置有執行機構，內部貫穿過流通道和電纜；所述電纜上下兩端分別設置有電纜上接頭和電纜下接頭；所述筒形控制器主體連接流量計和測控單元；所述執行機構連接有電動可調水嘴；所述過流通道中設置有與所述電動可調水嘴連接的進液口 ；所述筒形控制器主體上設置有與所述電動可調水嘴連接的出液口 ；所述流量計和所述執行機構分別與所述測控單元電連接；所述流量計實時獲取分層水量，并傳輸至所述測控單元，當所述分層水量不在水量預設范圍內時，所述測控單元發送控制信號至所述執行機構；所述執行機構接收所述控制信號并調節所述電動可調水嘴的進水量或出水量。所述控制裝置還包括與所述控制器主體連接的壓力計，所述壓力計實時獲取所述電動可調水嘴前后端的壓力，并傳輸至所述測控單元用于監測地層注入水壓力及驗證封隔器的密封性。所述壓力計還用于實時獲取井下的溫度，并傳輸至所述測控單元。所述執行機構包括電機和減速器，所述減速器降低所述電機的轉速且提高所述電機的負載能力；所述電機接收到所述控制信號后，經由所述減速器調節所述電動可調水嘴的進水量或出水量。所述測控單元通過所述電纜將所述分層水量、所述電動可調水嘴前后端的壓力和所述井下的溫度傳輸至外部控制器；所述外部控制器通過所述電纜為所述控制裝置供電，并發送數據和/或指令。所述流量計具體為差壓孔板式流量計。
本發明提供的技術方案的有益效果是:該控制裝置通過采用機電一體化結構，可實時監測注水井井下參數，并通過執行機構對配注量進行調整；該控制裝置通過安裝有驗封壓力計可實現對封隔器的驗封；通過電纜可實現與外部控制器之間的數據和控制信號的傳輸，具有遠程操控功能；該控制裝置不受井斜限制，適用范圍廣；通過對各部件的選擇使其流量量程寬、耐溫耐壓等級高，更好地滿足實際現場的需求。
圖1為一種用于注水井井下分層流量的控制裝置的結構示意圖；圖2為圖1沿A-A線剖面的示意圖；圖3為執行機構的內部結構示意圖；圖4為測控單元與外部控制器之間的連接示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下:1:筒形控制器主體；2:上接頭；3:下接頭；4:出液口；5:電纜上接頭； 6:電纜下接頭；7:流量計；8:驗封壓力計；9:電動可調水嘴； 10:執行機構；11:測控單元；12:過`流通道；13:電纜；14:外部控制器；15:進液口；101:電機；102:減速器。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。參見圖1和圖2，一種用于注水井井下分層流量的控制裝置包括:筒形控制器主體
I, 筒形控制器主體I的頂部和底部分別設置有上接頭2和下接頭3，下端設置有執行機構10，內部貫穿過流通道12和電纜13 ;電纜13上下兩端分別設置有電纜上接頭5和電纜下接頭6 ;筒形控制器主體I連接流量計7和測控單元11 ;執行機構10連接有電動可調水嘴9 ;過流通道12中設置有與電動可調水嘴9連接的進液口 15 ;筒形控制器主體I上設置有與電動可調水嘴9連接的出液口 4 ;流量計7和執行機構10分別與測控單元11電連接;流量計7實時獲取分層水量，并傳輸至測控單元11，當分層水量不在水量預設范圍內時，測控單元11發送控制信號至執行機構10 ;執行機構10接收控制信號并調節電動可調水嘴9的進水量或出水量。其中，水量預設范圍根據實際應用中的需要進行設定，例如:預設值為20立方米/天，誤差范圍為-2至2。當分層水量為23立方米/天時，超出了水量預設范圍，測控單元11發送控制信號至執行機構10，執行機構10接收控制信號并調小電動可調水嘴9的進水量；相應地，當分層水量為17立方米/天時，超出了水量預設范圍，測控單元11發送控制信號至執行機構10，執行機構10接收控制信號并調大電動可調水嘴9的進水量。其中，電纜上下兩端通過設置有電纜上接頭5和電纜下接頭6起到固定和密封電纜13的作用。具體實現時，上接頭2和下接頭3與油管之間通過31/2TBG(美國石油協會油井管螺紋)型號的連接扣連接；流量計7和測控單元11與筒形控制器主體I之間可以通過絲扣連接，也可以采用其他的方式連接，本發明實施例對此不做限制。其中，執行機構10包括電機101和減速器102，減速器102降低電機101的轉速且提高電機101的負載能力；電機101接收到控制信號后，經由減速器102調節電動可調水嘴9的進水量或出水量。實際應用中，當前油層和下層油層之間通過封隔器隔開，為實時監測電動可調水嘴9前后壓力，獲取封隔器的密封狀態，該控制裝置還包括與控制器主體I連接的壓力計8，壓力計8實時獲取電動可調水嘴9前后端壓力和井下溫度，并傳輸至測控單元11。進一步地，為方便地面施工人員對該控制裝置的調控，參見圖4，測控單元11通過電纜13將分層水量、電動可調水嘴9前后端壓力和井下的溫度傳輸至外部控制器14 ;外部控制器14通過電纜13為井下分層控制裝置供電，并發送指令和/或數據。為了更好的測量到分層水量，該流量計7優選差壓孔板式流量計。具體實現時，本發明實施例對測控單元11、壓力計8、電動可調水嘴9、執行機構10和外部控制器14的具體型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。實際應用時，該控制裝置中各部件的具體規格參數為控制器主體I的最大外徑為114mm ;過流通道12的最小內徑為40mm ;控制器主體1、上接頭2和下接頭3的總長度小于2000mm ;出液口 4的排量小于700m3/d ;該控制裝置整體所承受的壓力小于60Mpa ;工作溫度小于150°C ;抗拉強度大于40t。該控制裝置的工作原理該控制裝置適用于預先下入電纜13的分層注水井完井管柱。井下管柱中的封隔器需采用可通過電纜13的封隔器(對于防砂完井需采用可通過電纜13的插入密封裝置)。在完井時逐一下入并連接好電纜13，最終通過電纜13與外部控制器14相連。工作時，外部控制器14通過電纜13向井下控制裝置供電并發送指令和/或數據，控制裝置根據接收的指令和/或數據，完成驗封和調配等工作，并將采集的分層水量、電動可調水嘴9前后端壓力和井下溫度通過電纜13發送到外部控制器14。驗封時，通過執行機構10將電動可調水嘴9關閉，由壓力計8測量出電動可調水嘴9前后端的壓力值，進而判斷封隔器的密封性。流量調配時，測控單元11控制執行機構10將電動可調水嘴9打開，過流通道12中的水部分通過進液口 15流經電動可調水嘴9和出液口 4。進入地層，流量計7測量當前分層水量，測控單元11判斷該分層水量是否在水量預設范圍內，并控制執行機構10調整電動可調水嘴9的開度，直至分層水量滿足要求，允許
存在一定的誤差。本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，包括:筒形控制器主體(1)，其特征在于，所述筒形控制器主體(I)的頂部和底部分別設置有上接頭(2 )和下接頭(3 )，下端設置有執行機構(10)，內部貫穿過流通道(12)和電纜(13);所述電纜(13)上下兩端分別設置有電纜上接頭(5 )和電纜下接頭(6 );所述筒形控制器主體(I)連接流量計(7 )和測控單元(11);所述執行機構(10)連接有電動可調水嘴(9);所述過流通道(12)中設置有與所述電動可調水嘴(9)連接的進液口(15);所述筒形控制器主體(I)上設置有與所述電動可調水嘴(9)連接的出液口(4);所述流量計(7)和所述執行機構(10)分別與所述測控單元(11)電連接；所述流量計(7)實時獲取分層水量，并傳輸至所述測控單元(11)，當所述分層水量不在水量預設范圍內時，所述測控單元(11)發送控制信號至所述執行機構(10);所述執行機構(10)接收所述控制信號并調節所述電動可調水嘴(9)的進水量或出水量。
2.根據權利要求1所述的一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括:與所述控制器主體(I)連接的壓力計(8 )，所述壓力計(8 )實時獲取所述電動可調水嘴(9 )前后端的壓力，并傳輸至所述測控單元(11)用于監測地層注入水壓力及驗證封隔器的密封性。
3.根據權利要求2所述的一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，其特征在于，所述壓力計(8 )還用于實時獲取井下的溫度，并傳輸至所述測控單元(11)。
4.根據權利要求1或2所述的一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，其特征在于，所述執行機構(10)包括:電機(101)和減速器(102)，所述減速器(102)降低所述電機(101)的轉速且提高所述電機(101)的負載能力；所述電機(101)接收到所述控制信號后`，經由所述減速器(102)調節所述電動可調水嘴(9)的進水量或出水量。
5.根據權利要求3所述的一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，其特征在于，所述測控單元(11)通過所述電纜(13)將所述分層水量、所述電動可調水嘴(9)前后端的壓力和所述井下的溫度傳輸至外部控制器(14);所述外部控制器(14)通過所述電纜(13)為所述控制裝置供電，并發送數據和/或指令。
6.根據權利要求1所述的一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，其特征在于，所述流量計(7)具體為差壓孔板式流量計。
全文摘要
本發明公開了一種用于注水井井下分層流量的控制裝置，筒形控制器主體下端設置有執行機構，內部貫穿過流通道和電纜；筒形控制器主體連接流量計和測控單元；執行機構連接有電動可調水嘴；過流通道中設置有與電動可調水嘴連接的進液口；筒形控制器主體上設置有與電動可調水嘴連接的出液口；流量計和執行機構分別與測控單元電連接；流量計實時獲取分層水量，并傳輸至測控單元，當分層水量不在水量預設范圍內時，測控單元發送控制信號至執行機構；執行機構接收控制信號并調節電動可調水嘴的進水量或出水量。實現了實時監測注水井井下參數，并通過執行機構對配注量進行調整；該控制裝置通過安裝有驗封壓力計實現了對封隔器的驗封；具有遠程操控功能。
文檔編號E21B43/20GK103075136SQ20131000950
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者劉敏, 張鳳輝, 羅昌華, 程心平, 楊萬有, 王立蘋, 何能欣, 徐興安 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司