一种可承载数据采集设备和精细化注水设备的集成装置的制作方法

本发明属于油田井下工具技术领域，特别是涉及一种可承载数据采集设备和精细化注水设备的集成装置。

背景技术：

目前，国内外对于井下注水技术主要分为两种方式：一种是笼统注水方式，井内下入套管保护封隔器，对套管保护封隔器以下施工层统一进行注水开采，这种注水方式不能确定各注水层注入量，导致注水达不到预期目的；另一种为精细化分层注水，采用封隔器将各层段进行分隔，各注入层段配置配水装置，通过电缆下入测调仪器对各配水装置进行调控，实现各层精细化注水同时进行井下数据采集传输。其中精细化分层注水为油田广泛应用技术，但这种方式存在作业繁琐，每次进行调配时需要测试队伍，劳动强度大，效率低，作业成本高，电缆下入时存在电缆脱落等风险。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可承载数据采集设备和精细化注水设备的集成装置，提供了密封的机械空间，使得为设置所需数据传输电路成为可能。

采用的技术方案是：

一种可承载数据采集设备和精细化注水设备的集成装置，包括上接头、缸筒和主体。

其技术要点在于：

上接头外圆套装有组合密封。

上接头内孔与中心管上端外侧固定连接。

中心管下端外侧与主体内孔固定连接。

缸筒下端内侧与主体上端外侧固定连接。

缸筒上端内孔与组合密封配合密封。

上接头、中心管、缸筒和主体之间形成主密封腔。

主体中部有主体入口，连通主体轴向通孔和注水通道内腔。

主体内还有进液腔。

注水通道内腔和进液腔之间由开设在主体内的主体连通口连通。

进液腔和主体侧壁的出液口之间设有控制阀组。

控制阀组包括电机、丝杠、固定水嘴和活动水嘴。

电机位于主密封腔内。

电机壳体固定在主体上端面。电机输出轴向下穿进主体内开设的控制阀组结构腔。

电机输出轴通过扭矩套与丝杠固定连接。

丝母与竖向设置的活动水嘴固定连接。

活动水嘴下方设置固定水嘴，固定水嘴固定在主体上。

活动水嘴向下伸入固定水嘴的轴向通孔内。

活动水嘴固定有径向设置的导向销钉，位于固定水嘴内开设的竖向导向槽内。

出液口与固定水嘴径向孔连通。

多个挡圈分别与中心管中部固定连接，在中心管和缸筒之间的主密封腔分成多个空间区域。

主体内可开设有连通主密封腔和主体外部的探测口。

其优点在于：

本装置通过给不同种类传感器（电子设备）提供密封放置空间，可实现对油田井下各种参数进行数据采集，再与地面配套设备进行数据相互传输，完成井下参数测试及流量调整。

通过结构优化，使功能集成化，使得无缆作业成为可能，井下数据采集及流量调整不用上作业设备及作业队伍，作业周期短、劳动强度低、效率高，作业风险性小。

完井方式与精细化分层注水一致，取代原有配水装置，测调时只需一人上井通过电脑与井口串口连接，对井下各层位进行数据采集及注水调配，无需作业队伍，无需测试设备，作业时间短，作业成本低，可实现无缆作业，风险低。

附图说明

图1为本装置轴向结构全剖视图。

图2为本装置径向结构剖视图（图1中a-a剖视图）。

图3为本装置控制阀组结构剖视图（图2中b-b剖视图）。

图4为数据采集结构剖视图（图2中c-c剖视图）。

图5为图3中d部局部放大图。

1-上接头、2-上背帽、3-缸筒4-中心管、5-挡圈、6-内密封圈、7-外密封圈、8-主体、9-密封圈、10-下接头、11-组合密封、12-电池组、13-控制电路板、14-耦合线圈、15-密封头、16-密封插针、17-流量传感器、18-密封堵、19-电机、20-电机法兰盘、21-扭矩套、22-端面球轴承、23-丝杠、24-固定水嘴、25-活动水嘴、26-底堵、27-温度传感器、28-压力传感器、29-下背帽、30-注水通道内腔、31-温度探测口、32-丝母、33-主体入口、34-进液腔、35-主体连通口、36-出液口、37-主密封腔、38-活动水嘴销钉、39-固定水嘴销钉、40-内密封、41-外密封、42-导向销钉、43-导向槽、44-固定水嘴径向孔、45-压力探测口。

具体实施方式

一种可承载数据采集设备和精细化注水设备的集成装置，包括上接头1、缸筒3和主体8。

上接头1外圆套装有组合密封11，组合密封11包括设置在上接头1外圆凸台上下的上密封圈和下密封圈。

上背帽2内孔螺纹连接上接头1外圆，螺纹从上方限位组合密封11的上密封圈。

下背帽29内孔螺纹连接上接头1外圆，螺纹从下方限位组合密封11的下密封圈。

上接头1内孔螺纹与中心管4上端外圆螺纹连接。

中心管4下端外螺纹与主体8内孔螺纹连接。

主体8下端外圆螺纹与下接头10内孔螺纹连接。

缸筒3下端内螺纹与主体8上端外螺纹连接。

缸筒3上端内孔与组合密封11外圆配合密封，位置对应于上接头1外圆凸台。

内密封圈6设置在中心管4和主体8之间的密封槽形成密封。

外密封圈7设置在缸筒3和主体8之间的密封槽形成密封。

上接头1、中心管4、缸筒3和主体8之间形成环腔主密封腔37，用来放置电路元件，不会接触到液体。

多个（三个）挡圈5内孔螺纹分别与中心管4中部外圆螺纹连接，在中心管4和缸筒3之间的主密封腔37分成从上至下的四个空间区域。

主体8中部有主体入口33，连通主体8轴向通孔和注水通道内腔30。

流量传感器17螺纹连接于主体8的注水通道内腔30。

流量传感器17可采用一对超声波流量传感器，上下设置在注水通道内腔30内。此时主体入口33位于一对超声波流量传感器之间的位置。

注水通道内腔30上端设置密封头15螺纹连接于主体8上端面。

注水通道内腔30下端设置密封堵18，密封堵18台肩限位连接于主体8与下接头10之间起到密封作用。

相当于流量传感器17的导线密封穿过主体8上端面，进入主密封腔37。此段导线设置防水绝缘保护层。

控制阀组包括电机19、丝杠23、固定水嘴24和活动水嘴25。

电机19位于主密封腔37内。

电机19壳体通过电机法兰盘20固定在主体8上端面。电机19输出轴向下穿进主体8内开设的控制阀组结构腔。

扭矩套21与电机19输出轴键连接。

扭矩套21与丝杠23螺纹连接。丝杠23可为滚珠丝杠。

丝杠23与主体8之间安装端面球轴承22支撑。

丝杠23的丝母32与竖向设置的圆柱体形状活动水嘴25通过径向设置的活动水嘴销钉38固定。

活动水嘴25下方设置圆柱体形状的固定水嘴24，固定水嘴24通过径向设置的固定水嘴销钉39固定在主体8上。

活动水嘴25向下伸入固定水嘴24的轴向通孔内。

固定水嘴24和活动水嘴25接触处设置内密封40（盘根）。

固定水嘴24和主体8（控制阀组结构腔内壁）设置外密封41（盘根）。

活动水嘴25固定有径向设置的导向销钉42，位于固定水嘴24内开设的竖向导向槽43内。

固定水嘴24下方为进液腔34。

注水通道内腔30和进液腔34之间由开设在主体8内的主体连通口35连通。

主体连通口35一端位于一对超声波流量传感器之间的位置。

主体连通口35另一端位于固定水嘴24下方。

固定水嘴24的轴向通孔连通进液腔34。

固定水嘴24的轴向通孔与向外开设的固定水嘴径向孔44连通。

主体8（进液腔34）侧壁有出液口36，与固定水嘴径向孔44连通。

底堵26台肩限位装于进液腔34底部。

温度传感器27和压力传感器28均螺纹连接通过对应的密封圈密封设置在主体8上端面（主密封腔37内），每个传感器的探头均通过对应的出口跟外界连接，检测主体8外的液体温度和压力。

固定水嘴24和活动水嘴25均为陶瓷材质。

各类传感器设置在主密封腔37内，有开设在主体8的探测口连通到主体8外侧（如下所述的温度探测口31和压力探测口45）。

温度传感器27探头向下，与主体8上开设的与外表面连通的温度探测口31连通。

压力传感器28探头向下，与主体8上开设的与外表面连通的压力探测口45连通。

工作原理为：

本装置可以从上至下一段或者多段串联（中间用封隔器和油管串联连接）使用，并在最下的下接头10处设置封堵。

液体从上接头1进入向下进入中心管4，从主体8的主体入口33进入注水通道内腔30，此处可有流量传感器17采集流量信号，然后通过主体连通口35进入进液腔34，此处有固定水嘴24配合活动水嘴25控制出液量，然后从出液口36流出，外侧可有温度传感器27和压力传感器28采集主体8外的温度和压力信号，也可以在主体8上端面设置其他所需类型的传感器。

电池组12安装于中心管4与缸筒3之间的主密封腔37内，轴向以最高的挡圈5与上接头1限位。

耦合线圈14安装于中心管4外圆，轴向以最高的挡圈5和中部挡圈5限位。

控制电路板13安装于中心管4外圆固定于最下的挡圈5。

电机19通过导线与控制电路板13对应连接。

控制电路板13与耦合线圈14通过导线对应连接。

密封插针16螺纹连接于密封头15，流量传感器17导线连接密封插针16，然后密封插针16导线连接控制电路板13，密封插针16作为流量传感器17和制电路板13的接线柱。

温度传感器27和压力传感器28均与控制电路板13对应连接。

电池组12、耦合线圈14、控制电路板13、电机19、温度传感器27和压力传感器28均设置在中心管4与缸筒3之间的主密封腔37，不会接触到液体。

电池组12通过控制电路板13给电机19、温度传感器27和压力传感器28等需要供电的部分供电。

控制电路板13采集流量传感器17、温度传感器27和压力传感器28的数据，通过耦合线圈14向井上发射信号。

数据采集：本装置与油管连接入井到设计位置，通过传感器对井下参数进行数据采集，传感器输出模拟信号通过导线导入控制电路板13进行信号处理，控制电路板13将处理好的信号通过导线传输至耦合线圈14实现信号互通，通过耦合线圈14与地面配套设备进行数据传输。

流量调控：电脑与地面配套设备串口连接，从电脑发送指令通过地面配套设备将控制指令传至耦合线圈14，耦合线圈14将控制指令通过导线导入控制电路板，控制电路板控制电机19正、反转，进而控制丝杠丝母32带动活动水嘴25轴向上下运动，调整活动水嘴25和固定水嘴24之间注水孔径大小，以达到调整注水流量的目的。本装置机械设计为实现电路数据传输的提供了密封空间，使得井下传输信号成为可能。