新型井下智能测控装置、系统及方法与流程

本发明涉及井下智能设备，特别是涉及到一种新型井下智能测控装置、系统及方法。

背景技术：

1、井下智能设备大量引用电子元器件，但是由于井下高温使得电子设备老化，损坏，缩短了智能管柱的寿命；因此考虑采用井下不含电子元器件的机械和光纤测试技术，应用于井下测试；采用液控管线打压实现井下阀门开关的控制。最终实现将测试和控制分开，两路信号各行其道，在井口设置井口控制柜，实现对信号的分析和判断，以及控制指令的下达。

2、石油行业中，油水井井下智能设备大量实用电子元器件，但是由于井下高温以及电子设备的通电后自发热，使得电子设备老化、损坏。这大大缩短了井下智能设备的使用期限，并且减少了井下智能管柱的寿命；井下智能设备大量引用电子元器件，但是由于井下高温使得电子设备老化，损坏，缩短了智能管柱的寿命；因此考虑采用井下不含电子元器件的机械和光纤测试技术，应用于井下测试；采用液控管线打压实现井下阀门开关的控制。最终实现将测试和控制分开，两路信号各行其道，在井口设置井口控制柜，实现对信号的分析和判断，以及控制指令的下达。

3、在申请号：cn202010095172.7的中国专利申请中，涉及到一种海上稠油蒸汽吞吐注采一体化装置，包括高温井口、井下安全控制系统及位于生产套管内的气凝胶隔热油管；气凝胶隔热油管设气凝胶隔热接箍、井下安全阀、过电缆封隔器、液控管线及y型接头；其改进处是：气凝胶隔热油管还设有注采转换阀，借助穿越装置与普通油管连接，普通油管连接的打孔油管底部设底部固定装置；高温光纤进入打孔油管后与底部固定装置连接；气凝胶隔热油管外侧设井下安全控制系统液控管线和高温电缆；井下安全控制系统液控管线与排气阀和地面液压控制系统连接；高温电缆与高温电泵和地面电泵控制柜连接，单流阀设在高温电泵出口并与y型接头；可在注蒸汽和周期生产间简易转换且具备在线监测井底高温参数功能。

4、在申请号：cn202011294592.4的中国专利申请中，涉及到一种井下地震波压力控制的完井生产管柱结构，其特征在于，包括震源井管柱和接收井管柱；所述震源井管柱包括第一油井套管、第一生产油管、第一井下安全阀、第一生产封隔器、第一y形接头、打孔管、扶正器、液控滑套、盲管堵头、第一单流阀、第一电潜泵、第一筛管、第一射孔、液压可控震源装置以及第一液控管线；所述接收井管柱包括第二油井套管、第二生产油管、第二井下安全阀、第二生产封隔器、第二y形接头、第二单流阀、第二电潜泵、第二筛管、第二射孔、第二液控管线以及光纤。

5、在申请号：cn201910960638.2的中国专利申请中，涉及到一种深水测试管柱安全装置复合电液井下控制系统，包括地面平台，脐带缆、水下蓄能器组、井下控制模块和液压执行器。通过安装在液压执行器接口回路和控制回路上的传感器装置对压力等环境参数数据进行采集，地面平台将采集数据与数据库进行分析对比后发出控制指令，经电缆传递到井下控制模块中，对液压执行器进行控制。

6、在申请号：cn201610696164.1的中国专利申请中，涉及到一种双向无线识别控制的分层段开采生产管柱及调控装置，能够在油井中实现均衡分层段开采。管柱包括丢手工具、封隔器和扶正器，上述部件均通过油管串连接。本生产管柱通过丢手工具丢手在井下，在封隔器和扶正器的下方通过油管串连接井下智能均衡生产控制阀。与管柱配合使用的调控装置包括转换接头、无线识别电磁感应充电器和无线射频识别对接器，电缆与转换接头、无线识别电磁感应充电器和无线射频识别对接器依次连接，本调控装置通过电缆下入到分层段开采生产管柱中与井下智能均衡生产控制阀对接。

7、在申请号：cn201620911013.9的中国专利申请中，涉及到一种分层段开采测控生产管柱，用于油井的分层或分段开采生产中，实现分层或分段开采生产的连续监测及控制，为实时获取油井动态生产资料、及时调整油井生产情况提供技术手段。本生产管柱通过丢手工具丢手在井下，在封隔器和扶正器的下方通过油管串连接井下测调装置，在丢手工具与封隔器之间通过油管串连接智能实时调控装置，本生产管柱中所有井下测调装置均通过连接电缆并联并将连接电缆通过电缆保护器固定在井下测调装置、扶正器和封隔器的外部，连接电缆的上端与智能实时调控装置连接；双向无线调控装置的无线射频识别通讯模块的壳体插入智能实时调控装置的偏心安装腔的内中心管中，控制电缆与地面控制设备连接。

8、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的新型井下智能测控装置、系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种既实现了井下无电子元件的井下智能测试和控制，又能够实现井下智能管柱的长寿的新型井下智能测控装置、系统及方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：新型井下智能测控装置，该新型井下智能测控装置包括光纤井下温度压力流量传感器和液压控制阀，该光纤井下温度压力流量传感器和该液压控制阀之间通过螺纹连接，该光纤井下温度压力流量传感器采集井下流体流量、温度和压力数据，并将井下数据传输到外接的井口控制柜；该液压控制阀通过液控管线连接于井口控制柜，井口控制柜通过液控管线向该液压控制阀加压，调节井下流量的大小。

3、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

4、该光纤井下温度压力流量传感器包括音叉振动发生器、光纤振动传感器和光纤信号传输装置，该音叉振动发生器安装于油管内部由多个音叉组成，能够根据流体流速的不同，产生相应频率的振动；该光纤振动传感器安装于油管外部，镶嵌于油管外壁，连接于该光纤信号传输装置，接收来自该音叉振动发生器的振动信号，并将振动信号传输给该光纤信号传输装置；该光纤信号传输装置由通信光纤组成，接收来自于该光纤振动传感器的振动信号，并将振动信号传送至井口控制柜。

5、所述多个音叉以同轴的方式，以一定间隔，固定在一条连接线上。

6、连接线为直线，或是与圆形音叉同半径的螺旋线。

7、该液压控制阀包括上接头、液控管线接头、弹簧、连接套、中心管、下接头、活塞、第一孔、第二孔、第三孔和胶圈，该上接头上连接有该液控管线接头，且该上接头通过内螺纹与该连接套的上端连接；该连接套的下端通过内螺纹与该下接头连接；该连接套上有该第一孔；且该第一孔与位于该中心管的该第二孔相对且大小一样；该中心管的上端通过外螺纹与该上接头连接，该中心管的下端通过外螺纹与该下接头连接；该活塞内侧为该中心管，该活塞外侧为该上接头，该活塞上端靠近该液控管线接头，该活塞为运动件；该活塞内侧和外侧安装该胶圈；该弹簧位于该上接头与该活塞围成的空间；且该活塞上有该第三孔；该第三孔与该第一孔、该第二孔大小形状相同。

8、当该弹簧为非压缩状态时，该第三孔与该第一孔、该第二孔错开，无重叠部分，当液控管线加压，液压油由于该胶圈的密封作用，推动该活塞压缩该弹簧，该第三孔与该第一孔和该第二孔开始有重叠部分，液控管线压力越大，重叠部分越多，该液压控制阀

9、内外之间液体流量越大，井下流量越大。

10、本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：新型井下智能测控系统，该新型井下智能测控系统包括井口控制柜、多根液控管线和多个井下智能测控装置，所述多根液控管线和所述多个井下智能测控装置均连接于该井口控制柜，每一井下智能测控装置均有一液控管线与其对应连接，所述多个井下智能测控装置分别采集其所在生产层的井下流体流量、温度和压力数据，并将井下数据传输给该井口控制柜，所述多根液控管线在该井口控制柜的控制下，分别向其对应的该井下智能测控装置加压，以调节井下流量的大小。

11、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

12、该新型井下智能测控系统还包括多个可穿越封隔器，所述多个可穿越封隔器将井筒坐封在不同的井下生产层的上部，每一可穿越封隔器下方油管管柱上对应生产层的位置，均安装有对应的井下智能测控装置。

13、该地面控制柜根据接收到的所述多个井下智能测控装置发送的井下各个生产层的流量信息后，判断各个层位的流量是否达到各个生产层的配产配注量，该地面控制柜控制所述多根液控管线分别向其对应的该井下智能测控装置加压，以调节井下流量的大小，调节完毕后，所述多个井下智能测控装置发送当前井下温度、压力和流量信息至该地面控制柜。

14、该地面控制柜将井下各个生产层的流量信息与预先人为输入的配产配注量进行比对，当井下生产层的流量信息大于预先人为输入的配产配注量时，该井口控制柜对相应生产层位的该井下智能测控装置上的该液控管线增加压力，流量减少；反之，该井口控制柜对相应生产层位的该井下智能测控装置上的该液控管线减少压力，流量增大。

15、该井下智能测控装置包括光纤井下温度压力流量传感器和液压控制阀，该光纤井下温度压力流量传感器和该液压控制阀之间通过螺纹连接，该光纤井下温度压力流量传感器采集井下流体流量、温度和压力数据，并将井下数据传输到该井口控制柜；该液压控制阀通过液控管线连接于该井口控制柜，该井口控制柜通过液控管线向该液压控制阀加压，调节井下流量的大小。

16、该光纤井下温度压力流量传感器包括音叉振动发生器、光纤振动传感器和光纤信号传输装置，该音叉振动发生器安装于油管内部由多个音叉组成，能够根据流体流速的不同，产生相应频率的振动；该光纤振动传感器安装于油管外部，镶嵌于油管外壁，连接于该光纤信号传输装置，接收来自该音叉振动发生器的振动信号，并将振动信号传输给该光纤信号传输装置；该光纤信号传输装置由通信光纤组成，接收来自于该光纤振动传感器的振动信号，并将振动信号传送至该井口控制柜。

17、所述多个音叉以同轴的方式，以一定间隔，固定在一条连接线上。

18、连接线为直线，或是与圆形音叉同半径的螺旋线。

19、该液压控制阀包括上接头、液控管线接头、弹簧、连接套、中心管、下接头、活塞、第一孔、第二孔、第三孔和胶圈，该上接头上连接有该液控管线接头，且该上接头通过内螺纹与该连接套的上端连接；该连接套的下端通过内螺纹与该下接头连接；该连接套上有该第一孔；且该第一孔与位于该中心管的该第二孔相对且大小一样；该中心管的上端通过外螺纹与该上接头连接，该中心管的下端通过外螺纹与该下接头连接；该活塞内侧为该中心管，该活塞外侧为该上接头，该活塞上端靠近该液控管线接头，该活塞为运动件；该活塞内侧和外侧安装该胶圈；该弹簧位于该上接头与该活塞围成的空间；且该活塞上有该第三孔；该第三孔与该第一孔、该第二孔大小形状相同。

20、当该弹簧为非压缩状态时，该第三孔与该第一孔、该第二孔错开，无重叠部分，当液控管线加压，液压油由于该胶圈的密封作用，推动该活塞压缩该弹簧，该第三孔与该第一孔和该第二孔开始有重叠部分，液控管线压力越大，重叠部分越多，该液压控制阀内外之间液体流量越大，井下流量越大。

21、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：新型井下智能测控方法，该新型井下智能测控方法采用了新型井下智能测控系统，包括：

22、步骤1，在地面控制柜中输入各生产层目标配产配注量qp，压力等级δp和参数a；

23、步骤2，井口控制柜读取各个井下智能测控装置测得的井下信号，包括生产层位的温度、压力和流量qc；

24、步骤3，井口控制柜判断各层实际流量是否达标，当流量不达标时，流程进入到步骤4；

25、步骤4，井口控制柜逐层调节各个液控管线压力，以调节井下流量的大小。

26、在步骤1中，参数a为0-1之间的小数，a为qp的合理波动范围的百分数。

27、在步骤3中，如果qp*(1-a)＜qc＜qp*(1+a)，则认为qc符合要求，流程返回到步骤2；否则，qc不符合要求，进入步骤4。

28、在步骤4中，如果qc＜qp*(1-a)，则井口控制柜增加相对应的液控管线中的压力一个等级δp，井下流量增大，流程返回到步骤2。

29、在步骤4中，如果qp*(1+a)＜qc，则井口控制柜减少相对应的液控管线中的压力一个等级δp，井下流量减少，流程返回到步骤2。

30、本发明中的新型井下智能测控装置、系统及方法，井下智能测控装置由光纤温度压力流量传感器、液压控制阀两部分组成；井下智能生产管柱中，对应生产层的位置放置井下智能控制装置，各个生产层用可穿越分层封隔器隔开；一条光缆连接所有井下智能测控装置，用于井下信号的读取。每个井下智能测控装置连接专用的一条液控管线，用于对液压控制阀的开度控制。井口控制柜用于对测试信号的读取分析，和井下控制指令的发送。

31、本发明的优点及有益的效果是：①实现了井下无电子元器件的井下信号测试，这有助于井下智能设备的长寿和长时间在井；②实现了测试线路和控制线路分开，有效避免了测试和控制两路信号的干扰，测控更加精准；③每个井下智能测控装置使用单独的液控管线，液压力较以往的电动力更有助于推动井下液压控制阀的精准控制，解决了井下阀门推不动的难题。