波码通信井下智能分注装置的制作方法

1.本实用新型属于井下分层注入技术领域，具体涉及一种波码通信井下智能分注装置。


背景技术：

2.国内的各大油田为了提高采收率，大都采用分层注水的方式，智能注水从通信方式上分类有两种，分别是：有缆通信智能分注装置、波码通信智能分注装置，波码通信智能分注装置主要采用压力波和流量波进行井下和地面通信，具有施工工艺简单、方便，流量调节精度高，成本低，能够适应带压作业等优点，但是在实际应用中，目前的波码通信智能分注装置仍存在一些问题，主要表现在：发码效率较低，一个数据点的发码时间平均需要90s，影响了数据的实时性，长期频繁开关智能分注装置的流量调节水嘴，造成水嘴密封性降低，以及导致水嘴阻塞等分险。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种波码通信井下智能分注装置。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置，该装置包括上接头、外护管、本体、下接头、波码智能开关芯子，所述上接头、外护管、本体、下接头从上到下依次连接，所述波码智能开关芯子设置在外护管、本体、下接头内。
6.上述方案中，所述波码智能开关芯子包括电池组、电路组件、电机及传动机构、温度压力测量组件、水嘴，所述电池组与电路组件连接,所述电路组件与电机及传动机构连接，所述电路组件还与温度压力测量组件连接，所述电机及传动机构与水嘴连接，所述电池组、电路组件、电机及传动机构、温度压力测量组件从上到下依次设置在短节内。
7.上述方案中，所述水嘴包括传动轴、阀芯、调节水嘴口、发码水嘴口，所述传动轴的一端与电机及传动机构连接，另一端与阀芯连接，所述调节水嘴口、发码水嘴口沿轴向依次设置在本体上，并且调节水嘴口、发码水嘴口与阀芯对应设置。
8.上述方案中，所述阀芯沿轴向至少设置三组密封分隔组件用于隔离调节水嘴口、发码水嘴口。
9.上述方案中，所述阀芯的外部套设有陶瓷阀套并且两者之间采用复合材料密封圈密封。
10.上述方案中，所述密封分隔组件包括格莱圈，所述格莱圈设置多个并且套设在陶瓷阀套的圆周上，用于分隔调节水嘴口、发码水嘴口。
11.上述方案中，所述阀芯与外护管之间设置有轴向的取压孔，并且一端通过堵头密封，用于设置温度压力测量组件的压力传感器。
12.上述方案中，所述阀芯的端部设置有陶瓷防冲板并且通过螺钉固定，所述阀芯与陶瓷防冲板形成20
°
组合倒角。
13.与现有技术相比，本实用新型能够实现井下分层流量测调、温度压力测量的功能，采用波码通信方式，发码时间短且不易堵塞，可靠性高；能够实现精准注水。
附图说明
14.此处所说明的附图用来公开对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
15.图1为本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置的内部结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置中水嘴的剖面图；
18.图4为本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置中阀芯的局部结构示意图；
19.图5为本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置中发码水嘴的局部结构示意图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
22.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
23.本实用新型实施例提供一种波码通信井下智能分注装置，如图1、2所示，该装置包括上接头1、外护管2、本体3、下接头4、波码智能开关芯子，所述上接头1、外护管2、本体3、下接头4从上到下依次连接，所述波码智能开关芯子设置在外护管2、本体3、下接头4内。
24.所述波码智能开关芯子包括电池组、电路组件、电机及传动机构、温度压力测量组件、水嘴5，所述电池组与电路组件连接,所述电路组件与电机及传动机构连接，所述电路组件还与温度压力测量组件连接，所述电机及传动机构与水嘴5连接，所述电池组、电路组件、电机及传动机构、温度压力测量组件从上到下依次设置在短节内。
25.所述短节的上端为电池短节，内部安装了两组高温锂离子电池组，分别提供3.6v
电压向电路组件的单片机供电，以及提供28v电压向电机及传动机构的电机供电，中间部分为电路组件、电机及传动机构，电路组件主要用于采集并存储井下的温度、压力数据,并解析压力波控制电机动作,电机及传动机构的内部包含一个行程开关、数字霍尔传感器、模拟霍尔传感器，数字霍尔传感器用于记录电机旋转圈数，确定水嘴5的开度大小，所述模拟霍尔传感器用于记录阀芯52的定点位置，从而确定调节水嘴53及发码水嘴54的开关，具有耐高温的特性；下端为温度压力测量组件,主要由一个温度传感器、及三个压力传感器组成，能够测量注水压力,地层压力、温度及孔板后的压力,流量通过压差法进行计算得到，同时水嘴5需要进行密封。
26.所述电池组通过4根线与电路组件连接,电路组件通过10根线跟电机传动结构连接，包括行程开关4根线，数字霍尔传感器3跟线，模拟霍尔传感器三根线，温度压力测量组件通过14根线跟电路组件连接，包含温度传感器2根线，三个压力传感器12根线，水流从上接头1流入，经过空腔61,最终流入下接头4，最下端为进水口，水流从进水口进入，经过可调水嘴后从出水口排出。
27.如图3所示，所述水嘴5包括传动轴51、阀芯52、调节水嘴口53、发码水嘴口54，所述传动轴51的一端与电机及传动机构7连接，另一端与阀芯52连接，所述调节水嘴口53、发码水嘴口54沿轴向依次设置在本体3上，并且调节水嘴口53、发码水嘴口54与阀芯52对应设置。
28.所述阀芯52沿轴向至少设置三组密封分隔组件用于隔离调节水嘴口53、发码水嘴口54。
29.所述阀芯52的外部套设有陶瓷阀套521并且两者之间采用复合材料密封圈522密封。
30.所述密封分隔组件包括格莱圈551，所述格莱圈551设置多个并且套设在陶瓷阀套521的圆周上，用于分隔调节水嘴口53、发码水嘴口54。
31.如图3所示为水嘴5完全关死状态，此时内部的水不能流到水嘴5外面，需要进行注水调节的时候，阀芯52向右侧移动脱离最左侧的格莱圈551时，完全密封解除，继续向左移动，当阀芯52的右侧开始走到调节水嘴口53的开孔左侧边沿，调节水嘴53开始打开，随着阀芯52继续移动，调节水嘴口53打开面积越来越大，流量逐渐增大，当52左端将53完全打开，流量达到最大，此时中间的551和最右侧的551仍然在阀芯52上进行密封，发码水嘴54一直完全关闭，关闭调节水嘴口53，阀芯52向左移动，直至完全关闭。
32.水嘴5进行压力波发码时需要对水嘴5的内外进行多次连通和关闭以建立压力波动，之前的常规水嘴直接采用开关调节水嘴53的方式实现连通和关闭，导致动作时间很长，效率低下。
33.本发明增加了发码水嘴54，该水嘴开孔为细长孔(如图5所示)，与调节水嘴53刚好相反，在很短的行程范围内就能实现较大过流面积的开关，实现压力波的建立。
34.需要发码时，阀芯52向左移动，实现发码水嘴54的快速开关，大大提高发码效率，在发码过程中，左侧551和中间551一直在阀芯52上密封，53调节水嘴一直处于关闭状态。
35.调节水嘴口53，全开到关的时间为100s，发码水嘴54，全开到关时间为20秒，最小通信码元是20秒，相较于之前使用调节水嘴53发码，发码水嘴54的发码效率能提高至5倍。
36.所述阀芯52与外护管2之间设置有轴向的取压孔56，并且一端通过堵头55密封，用
于设置温度压力测量组件的压力传感器。
37.如图4所示，所述阀芯52的主体为高硬度金属阀芯，采用高硬度耐腐蚀合金制作，端部设置有陶瓷防冲板523并且通过螺钉固定，所述阀芯52与陶瓷防冲板523形成20
°
组合倒角。
38.所述阀芯52的外部套设有陶瓷阀套521并且两者之间采用复合材料密封圈523密封，两者接缝处位于倒角中段且小于复合材料密封圈522的内径，图示为水嘴全关状态，当打开水嘴时阀芯52向左移动，脱离复合材料密封圈522后打开水嘴，陶瓷防冲板523防止水流冲击阀芯产生冲蚀，关闭时水嘴向右移动，由于组合倒角接缝处小于复合材料密封圈522的内径，进入复合材料密封圈522时接缝处不与密封圈接触，避免剐蹭复合材料密封圈522，进圈后将水嘴关死。
39.在用于易发生陶瓷水解的特殊环境时，只需要从底部将螺钉拆下，更换陶瓷防冲板523为其他材质即可，不需要再对整个水嘴进行拆装更换陶瓷阀套521。
40.电池组由锂离子电池组组成，分别提供3.6v及28v电压给单片机及电机供电，调节水嘴根据地面命令控制各层的配注流量，实现井下进行精准注水，发码水嘴通过快速开关水嘴，将井下的压力、流量数据、验封结果按照特定的逻辑发送至地面，地面按照特定逻辑控制井筒的注入压力高低变化将命令下发至井下，井下通过解析命令，进行相应的动作，调节井下的流量时，需开关调节水嘴进行调节，地面需要读取井下的压力、流量数据、验封结果时，通过开关发码水嘴进行通讯，数据处理控制端作为终端枢纽，控制整个系统的正常工作。
41.本实用新型采用波码与地面进行双向通信，地面按照特定逻辑控制井筒的注入压力高低变化，从而控制井下波码智能分注装置调节水嘴开关，控制各层的配注流量，实现井下进行精准注水，当地面需要井下的压力、流量数据及验封结果时，发码水嘴通过快速开关水嘴，将特定的逻辑发送至地面，最小通信码元是20秒，极大提高发码效率。
42.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。