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井下分层注水流量智能调节系统

阅读：772发布：2024-01-20

专利汇可以提供井下分层注水流量智能调节系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及的是井下分层注水流量智能调节系统，这种井下分层注水流量智能调节系统包括PLC控制单元，以及由上至下依次连接的上接头、锥孔流道转换管、发电单元、智能配水器、下接头，锥孔流道转换管两侧设置有两个偏孔，上圆形锥孔位于两个偏孔之间，上圆形锥孔末端与发电支路和注水支路相通，锥孔流道转换管安装电磁阀，发电支路末端连接下圆形锥孔，下圆形锥孔与发电单元相通，发电单元内有井下叶轮发电机；发电单元下端、注水支路均与智能配水器相通，智能配水器的配水腔与出水腔通过可调控水嘴相通，出水腔中安装有铂热电阻温度计、杠杆流量计、硅压阻式压力计，可调控水嘴连接减速电机。本发明无需反复投捞作业，注水量能实时调节。，下面是井下分层注水流量智能调节系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：这种井下分层注水流量智能调节系统包括PLC控制单元，以及由上至下依次连接的上接头（1）、锥孔流道转换管（2）、发电单元（7）、智能配水器（9）、下接头（10），锥孔流道转换管（2）两侧设置有两个偏孔（19），上圆形锥孔位于两个偏孔（19）之间，上圆形锥孔上宽下窄，上圆形锥孔末端与发电支路（6）和注水支路（18）相通，锥孔流道转换管（2）中部安装有电磁阀（3），电磁阀（3）控制发电支路（6）的关闭与打开，发电支路（6）末端连接下圆形锥孔，下圆形锥孔上窄下宽，下圆形锥孔与发电单元（7）相通，发电单元（7）内设置有井下叶轮发电机（8），当电磁阀（3）控制水流通过井下叶轮发电机（8）时，发电单元（7）为系统电池充电；发电单元（7）下端与智能配水器（9）相通，注水支路（18）也与智能配水器（9）相通，智能配水（9）器设置有配水腔、出水腔，配水腔上部有过水孔（17），配水腔与出水腔通过可调控水嘴（12）相通，出水腔中安装有铂热电阻温度计（13）、杠杆流量计（14）、硅压阻式压力计（15），可调控水嘴（12）连接减速电机（11），出水腔有出水孔（16）；铂热电阻温度计（13）、杠杆流量计（14）、硅压阻式压力计（15）、减速电机（11）均与PLC控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的锥孔流道转换管（2）包括两部分管体，两部分管体通过短接（4）连接并导通，锥孔流道转换管（2）、发电单元（7）、智能配水器（9）也依次通过短接（4）连接并导通。
3.根据权利要求2所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的电磁阀（3）使用常闭式，进水孔常关。
4.根据权利要求3所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的配水腔位于智能配水器（9）中心，出水腔位于配水腔侧面，可调控水嘴（12）安装在智能配水器（9）下部，通过可上下移动的活塞控制水嘴开度，活塞下部设置有通水孔，活塞连接减速电机（11）。
5.根据权利要求4所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的井下叶轮发电机（8）处于下圆形锥孔、发电单元（7）内腔、智能配水器（9）配水腔构成的流道中，通过水力带动叶轮旋转发电，用于智能配水器（9）中减速电机（11）调控水嘴的电力供应。
6.根据权利要求5所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的井下叶轮发电机（8）通过螺栓与底部带有通孔的支撑座连接，铂热电阻温度计（13）、杠杆流量计（14）和硅压阻式压力计（15）均通过网状支座固定。
7.根据权利要求6所述的井下分层注水流量智能调节系统，其特征在于：所述的PLC控制单元通过系统电池电量控制模块，实时监测系统电池的剩余电量，当系统电池的剩余电量小于总电量的20%时，PLC控制单元使电磁阀（3）通电，控制阀打开，使水经过井下叶轮发电机（8）发电；当系统电池的充满电量时，PLC控制单元使电磁阀（3）断电，控制阀关闭，井下叶轮发电机（8）停止发电。

说明书全文

井下分层注水流量智能调节系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分层注水系统，具体涉及井下分层注水流量智能调节系统。

背景技术

[0002] 分层注水是实现油田开发长期高产稳产的重要技术手段，“桥式偏心+钢管电缆直读测调”分层注水技术已成功应用于国内油田分层注水井的测调和配注，但该方法在使用从存在如下问题：（1）确定层间注水量需要逐层投放测调仪器，此过程使用包括电缆绞车、井口密闭防喷装置及井口滑轮组等设备，需要大量的人力物力且耗费时间；
（2）如果层间注水量改变，则需调节水嘴大小，目前采用的分层注水方法都只能通过投捞作业更换水嘴，工作量大且无法做到实时调整层间注水量。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供井下分层注水流量智能调节系统，这种井下分层注水流量智能调节系统用于解决现有分层注水需要频繁进行提捞作业，以及分层注水测调工作量大、注水量不能实时调节的问题。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种井下分层注水流量智能调节系统包括PLC控制单元，以及由上至下依次连接的上接头、锥孔流道转换管、发电单元、智能配水器、下接头，锥孔流道转换管两侧设置有两个偏孔，上圆形锥孔位于两个偏孔之间，上圆形锥孔上宽下窄，上圆形锥孔末端与发电支路和注水支路相通，锥孔流道转换管中部安装有电磁阀，电磁阀控制发电支路的关闭与打开，发电支路末端连接下圆形锥孔，下圆形锥孔上窄下宽，下圆形锥孔与发电单元相通，发电单元内设置有井下叶轮发电机，当电磁阀控制水流通过井下叶轮发电机时，发电单元为系统电池充电；发电单元下端与智能配水器相通，注水支路也与智能配水器相通，智能配水器设置有配水腔、出水腔，配水腔上部有过水孔，配水腔与出水腔通过可调控水嘴相通，出水腔中安装有铂热电阻温度计、杠杆流量计、硅压阻式压力计，可调控水嘴连接减速电机，出水腔有出水孔；铂热电阻温度计、杠杆流量计、硅压阻式压力计、减速电机均与PLC控制单元连接。

[0005] 上述方案中锥孔流道转换管包括两部分管体，两部分管体通过短接连接并导通，锥孔流道转换管、发电单元、智能配水器也依次通过短接连接并导通，以实现各流道的对接。

[0006] 上述方案中电磁阀使用常闭式，进水孔常关。

[0007] 上述方案中配水腔位于智能配水器中心，出水腔位于配水腔侧面，可调控水嘴安装在智能配水器下部，通过可上下移动的活塞控制水嘴开度，活塞下部设置有通水孔，保证活塞两端水压一致，活塞连接减速电机。

[0008] 上述方案中井下叶轮发电机处于下圆形锥孔、发电单元内腔、智能配水器配水腔构成的流道中，通过水力带动叶轮旋转发电，用于智能配水器中减速电机调控水嘴的电力供应。

[0009] 上述方案中井下叶轮发电机通过螺栓与底部带有通孔的支撑座连接，铂热电阻温度计、杠杆流量计和硅压阻式压力计均通过网状支座固定。

[0010] 上述方案中PLC控制单元通过系统电池电量控制模块，实时监测系统电池的剩余电量，当系统电池的剩余电量小于总电量的20%时，PLC控制单元使电磁阀通电，控制阀打开，使水经过井下叶轮发电机发电；当系统电池的充满电量时，PLC控制单元使电磁阀断电，控制阀关闭，井下叶轮发电机停止发电。

[0011] 本发明具有以下有益效果：（1）本发明的这种井下分层注水智能调节系统作为整体一次性放置，可以根据井下注水需要，设置多个层级，在各个层级布置流量智能调系统。无论是测量层间数据还是调整层间注水量都不再需要进行费时费力的投捞作业，减轻了人员劳动强度，节省了成本，降低了井下作业遇阻遇卡风险。

[0012] （2）本发明的这种井下分层注水智能调节系统外形尺寸与普遍使用的井下分层注水器相同，投产时安装等配套设备及井口大小都无需更换，降低了更新设备的工作量。

[0013] （3）本发明的这种井下分层注水智能调节系统可以对各层层间注水量进行实时智能调节，且不影响其他层级的注水量。根据设置的铂热电阻温度计、杠杆流量计和硅压阻式压力计反馈的信息，通过PLC控制减速电机调节水嘴开度，进而调控层间注水量，克服了由于定期测调带来的无法及时改变注水量的问题。

[0014] （4）本发明的这种井下分层注水智能调节系统通过电磁阀控制水流走向，只有在电池电量不足时水流才通过叶轮发电机进行发电，大大增加了叶轮发电机和电池的寿命，使整套装置可以长时间工作。

[0015] （5）本发明无需反复投捞作业，一次井下作业可以根据井下注水需要，设置多个层级，在各个层级布置流量智能调节系统，整体装置可以长期使用且可以根据各层层间数据智能调节注水流量，显著降低了成本。附图说明

[0016] 图1为本发明的整体结构图；图2为本发明中锥孔流道转换管(A-A)的剖视图；
图3为本发明中电磁阀(B-B)的剖视图；
图4为本发明中短接(C-C)的剖视图；
图5为本发明中智能配水器(D-D)的剖视图。

[0017] 图中：1、上接头；2、锥孔流道转换管；3、电磁阀；4、短接；5、对接管；6、发电支路；7、发电单元；8、井下叶轮发电机；9、智能配水器；10、下接头；11、减速电机；12、可调控水嘴；13、铂热电阻温度计；14、杠杆流量计；15、硅压阻式压力计；16、出水孔；17、过水孔；18、注水支路；19、偏孔。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明作进一步的说明：结合图1、图2、图3、图4、图5所示，这种井下分层注水流量智能调节系统包括由上至下依次连接的上接头1、锥孔流道转换管2、发电单元7、智能配水器9和下接头10以及PCL控制单元。锥孔流道转换管2两侧设置有两个偏孔19，上圆形锥孔位于两个偏孔19之间，上圆形锥孔上宽下窄，上圆形锥孔末端与发电支路6和注水支路18相通，锥孔流道转换管2中部安装有电磁阀3，电磁阀3控制发电支路6的关闭与打开，即电磁阀3安装控制水流走向，发电支路6末端连接下圆形锥孔，下圆形锥孔上窄下宽，下圆形锥孔与发电单元7相通，发电单元7内设置有井下叶轮发电机8，当电磁阀3控制水流通过井下叶轮发电机8时，发电单元7为系统电池充电；发电单元7下端与智能配水器9相通，注水支路18也与智能配水器9相通，智能配水器9设置有配水腔、出水腔，配水腔上部有过水孔17，配水腔与出水腔通过可调控水嘴
12相通，出水腔中安装有铂热电阻温度计13、杠杆流量计14、硅压阻式压力计15，可调控水嘴12连接减速电机11，出水腔有出水孔16；铂热电阻温度计13、杠杆流量计14、硅压阻式压力计15、减速电机11均与PLC控制单元连接。PLC控制单元通过铂热电阻温度计13、杠杆流量计14和硅压阻式压力计15测得的层间数据对水嘴开度进行调节，进而对注水流量进行智能调控。

[0019] 锥孔流道转换管2包括两部分管体，两部分管体通过短接4连接，短接内设置对接管5，以将注水支路18、发电支路6、偏孔19连接并导通。

[0020] 本发明中锥孔流道转换管流道在电磁阀3处分为两个支路，一条支路通过上窄下宽的圆形锥孔通向井下叶轮发电机8，另一条支路直接通向智能配水器9，两条支路在智能配水器9上端汇合。

[0021] 本发明工作原理如下：水流由上接头1进入管体，一部分由图2所示的两侧偏孔19向下流通，用于系统所在层级和系统下方其它层级的注水；另一部分由上宽下窄的锥孔进入锥孔流道转换管2体，在电磁阀3处分为发电支路6和注水支路18。在电池电量不足时，打开电磁阀3，水流通过发电支路6和上窄下宽的圆形锥孔通向井下叶轮发电机8，流过井下叶轮发电机8进行水力发电，为电池供电，此时注水支路18中的水流用于保证井下叶轮发电机8上下水压一致；电池电量充足时，电磁阀3处于关闭状态，水流通过注水支路18直接通向智能配水器9，两条支路在智能配水器9上端汇合。两侧偏孔19的部分水流经智能配水器9上部的过水孔17与经过锥孔流道转换管2的水流汇合用于本层的注水。智能配水器9中的减速电机11通过设置的铂热电阻温度计13、杠杆流量计14和硅压阻式压力计15反馈的层间信息对活塞位置进行调节，进而调节可调控水嘴12开度，达到控制层间注水量的目的。最后水流通过出水孔16注入地层。

[0022] 各管体之间通过设置短接4保证流道的对接。短接4与管体之间通过螺纹连接，使用螺纹胶进行固定，保证流道之间对接，即实现注水支路18、发电支路6、偏孔19从上到下各自的导通。井下叶轮发电机8通过螺栓与底部带有通孔的支撑座连接。铂热电阻温度计13、杠杆流量计14和硅压阻式压力计15均通过网状支座固定。

[0023] 以上例举仅仅是本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

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