本發(fā)明涉及到油氣田開發(fā)的井下開采生產(chǎn)工具，特別是一種井下智能均衡生產(chǎn)控制閥，能夠在油井中實(shí)現(xiàn)均衡分層開采。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于油田經(jīng)過多年的開發(fā)，地層綜合含水率逐年上升，油水關(guān)系進(jìn)一步復(fù)雜，層間干擾嚴(yán)重，層間動(dòng)用不均衡，非均質(zhì)性嚴(yán)重, 造成底水、氣頂?shù)腻F進(jìn)或脊進(jìn),使井筒過早見水見氣，從而導(dǎo)致油井的不均衡生產(chǎn)，油量降低或油井停產(chǎn)，嚴(yán)重影響了油田采收率及開發(fā)效益。因此，掌握油井直觀的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料是油田控水穩(wěn)油的基本要求, 監(jiān)測(cè)調(diào)控油層的壓力、溫度、流量、含水率等井下參數(shù)是均衡生產(chǎn)的基本手段。目前, 國(guó)內(nèi)外對(duì)井下參數(shù)的監(jiān)測(cè)、調(diào)控主要是采用電纜隨井下參數(shù)控制閥配接油管串及泵下入井內(nèi)，并連接至井口，通過地面控制系統(tǒng)與電纜的連接對(duì)油氣層生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、調(diào)控，井下參數(shù)控制閥無(wú)數(shù)據(jù)處理器及自動(dòng)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，該方式存在施工復(fù)雜，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高的問題, 且經(jīng)常發(fā)生電纜與油井套管之間的摩擦、碰撞導(dǎo)致電纜斷裂而使調(diào)控失敗，因此，井下動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料的監(jiān)測(cè)、調(diào)控是目前油氣井生產(chǎn)中的瓶頸問題。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要研制一種無(wú)需電纜就能監(jiān)測(cè)、調(diào)控井下生產(chǎn)參數(shù)的控制閥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種井下智能均衡生產(chǎn)控制閥，用于非均質(zhì)性嚴(yán)重及含水上升過快的油藏的井下均衡分層開采的分層開采生產(chǎn)管柱中，通過雙向無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，完成對(duì)油井參數(shù)的智能調(diào)控和人為調(diào)控。在不動(dòng)分層開采生產(chǎn)管柱的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)均衡分層開采生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

一種井下智能均衡生產(chǎn)控制閥包括充電式供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)、CPU集中管理系統(tǒng)和流量調(diào)控系統(tǒng)，上述系統(tǒng)設(shè)置在中心管與外缸套之間、通過連接件連接，在中心管的兩端分別設(shè)有上接頭和下接頭與油管串連接。

本發(fā)明具有以下顯著的效果：本發(fā)明安裝在分層開采生產(chǎn)管柱中能夠通過調(diào)控裝置使用雙向無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，完成對(duì)油井壓力、溫度、流量、含水率等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完成智能調(diào)控和人為調(diào)控，實(shí)現(xiàn)油藏的均衡、有效開發(fā)及采收率的提高，為油井均衡分層開采提供了有效的、智能的監(jiān)測(cè)、調(diào)控方式。其顯著效果如下述：

1)可根據(jù)開采層段的數(shù)量在分層開采生產(chǎn)管柱中放置多個(gè)本發(fā)明，本發(fā)明的流量調(diào)控系統(tǒng)具有自動(dòng)智能調(diào)節(jié)及人為干預(yù)調(diào)節(jié)的雙工作模式功能，滿足及時(shí)、準(zhǔn)確的穩(wěn)油控水調(diào)控。

2）本發(fā)明的CPU集中管理系統(tǒng)，通過雙向無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面控制指令的接收、發(fā)出和存儲(chǔ)以及井下生產(chǎn)數(shù)據(jù)的回傳，并對(duì)其他各系統(tǒng)狀態(tài)邏輯判斷及控制。

3）可采用雙向無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)中的電磁感應(yīng)技術(shù)對(duì)本發(fā)明的充電式供電系統(tǒng)進(jìn)行充電供電，無(wú)需電纜，節(jié)約施工費(fèi)用，操作簡(jiǎn)單，安全可靠。本發(fā)明能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需求，節(jié)省大量作業(yè)費(fèi)用和作業(yè)時(shí)間，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中充電式供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1中CPU集中管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖1中流量調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6 是調(diào)控裝置對(duì)本發(fā)明無(wú)線充電的工作原理示意圖。

圖7是調(diào)控裝置對(duì)本發(fā)明雙向無(wú)線傳輸及調(diào)控的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡使用本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路得出的改進(jìn)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。

參見圖1至圖7，一種井下智能均衡生產(chǎn)控制閥包括充電式供電系統(tǒng)7-4、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)7-6、CPU集中管理系統(tǒng)7-7和流量調(diào)控系統(tǒng)7-9，上述系統(tǒng)設(shè)置在中心管7-5與外缸套7-2之間、通過連接件7-8連接，在中心管7-5的兩端分別設(shè)有上接頭7-1和下接頭7-10與油管串4連接。CPU集中管理系統(tǒng)7-7包括雙向無(wú)線傳輸單元7-7-1、指令雙向處理單元7-7-2、智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3和測(cè)控電路板7-7-4，指令雙向處理單元7-7-2通過本系統(tǒng)線路的數(shù)據(jù)線和控制線分別與雙向無(wú)線傳輸單元7-7-1、智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3和測(cè)控電路板7-7-4連接。充電式供電系統(tǒng)7-4包括電能轉(zhuǎn)換器7-4-1和充電式電池組7-4-2，充電式電池組7-4-2安裝在電能轉(zhuǎn)換器7-4-1的外面，兩者之間通過充電轉(zhuǎn)換電路板連接，充電式電池組7-4-2通過充電式供電系統(tǒng)7-4的連接電路與數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)7-6、CPU集中管理系統(tǒng)7-7和流量調(diào)控系統(tǒng)7-9連接，為上述系統(tǒng)供給直流電；電能轉(zhuǎn)換器7-4-1的上部?jī)?nèi)腔是錐形腔，方便調(diào)控裝置下入。流量調(diào)控系統(tǒng)7-9包括指令執(zhí)行單元7-9-1、流量調(diào)節(jié)單元7-9-2、控制電路單元7-9-3和電機(jī)7-9-4，電機(jī)7-9-4通過傳動(dòng)總成與流量調(diào)節(jié)單元7-9-2中的閥片連接，電機(jī)7-9-4通過控制電路單元7-9-3的連接電路與充電式供電系統(tǒng)7-4的充電式電池組7-4-2連接。數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)7-6包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1、壓力計(jì)7-6-2、溫度計(jì)7-6-3、流量計(jì)7-6-4和含水測(cè)試儀7-6-5，溫度計(jì)7-6-3安裝在中心管7-5的一側(cè)、通過數(shù)據(jù)采集板與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1連接，壓力計(jì)7-6-2、溫度計(jì)7-6-3、流量計(jì)7-6-4以及含水測(cè)試儀7-6-5通過數(shù)據(jù)采集線路串聯(lián)后與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1連接。在中心管7-5與外缸套7-2之間設(shè)置密封件7-3。

將本發(fā)明的各系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)按照油藏及井況需求進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)及設(shè)定，將設(shè)定好的本發(fā)明配接到分層開采生產(chǎn)管柱中。

與本發(fā)明配合使用的調(diào)控裝置包括轉(zhuǎn)換接頭10、無(wú)線識(shí)別電磁感應(yīng)充電器11和無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12，電纜9與轉(zhuǎn)換接頭10、無(wú)線識(shí)別電磁感應(yīng)充電器11和無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12依次連接，調(diào)控裝置通過電纜9下入到分層開采生產(chǎn)管柱中與本發(fā)明對(duì)接。無(wú)線識(shí)別電磁感應(yīng)充電器11與本發(fā)明的電能轉(zhuǎn)換器7-4-1配合使用。

本發(fā)明的無(wú)線充電功能和工作原理：調(diào)控裝置上的無(wú)線識(shí)別電磁感應(yīng)充電器11與本發(fā)明的充電式供電系統(tǒng)7-4中的電能轉(zhuǎn)換器7-4-1通過無(wú)線識(shí)別完成對(duì)接及逆變電路轉(zhuǎn)換，然后通過電磁感應(yīng)完成對(duì)充電式電池組7-4-2的充電，保證充電式電池組7-4-2可以繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的工作，充電式電池組7-4-2對(duì)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)7-6的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1的內(nèi)部電路板、CPU集中管理系統(tǒng)7-7的測(cè)控電路板7-7-4、流量調(diào)控系統(tǒng)7-9的控制電路單元7-9-3供給直流電，保證各系統(tǒng)的正常工作。

無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12與本發(fā)明的CPU集中管理系統(tǒng)7-7配合使用。

本發(fā)明的無(wú)線傳輸功能和工作原理：調(diào)控裝置上的無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12與CPU集中管理系統(tǒng)7-7中雙向無(wú)線傳輸單元7-7-1通過雙向無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接后，無(wú)線電載波將指令雙向處理單元7-7-2激活，指令雙向處理單元7-7-2將識(shí)別到的傳輸指令發(fā)送給測(cè)控電路板7-7-4，測(cè)控電路板7-7-4再將指令發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元7-6-1將壓力計(jì)7-6-2、溫度計(jì)7-6-3、流量計(jì)7-6-4和含水率測(cè)試儀7-6-5采集到的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)按指令上傳，直至傳到雙向無(wú)線傳輸單元7-7-1，然后再通過無(wú)線電載波無(wú)線傳輸?shù)綗o(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12上，最后傳輸?shù)降孛婵刂圃O(shè)備。

本發(fā)明具有自動(dòng)智能調(diào)控工作功能和人為干預(yù)調(diào)控功能。

自動(dòng)智能調(diào)控工作功能及工作原理：即當(dāng)生產(chǎn)一段時(shí)間后，各開采層段的產(chǎn)出液不符合設(shè)計(jì)要求，需按地面預(yù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行周期性校核調(diào)整時(shí)，本發(fā)明的指令雙向處理單元7-7-2便啟動(dòng)自動(dòng)智能調(diào)控指令并發(fā)送給智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3，智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3又將指令發(fā)送給指令執(zhí)行單元7-9-1，指令執(zhí)行單元7-9-1通過電機(jī)7-9-4的運(yùn)轉(zhuǎn)校核流量調(diào)節(jié)單元7-9-2中閥片的開度，對(duì)所處層或段的產(chǎn)液進(jìn)行校核調(diào)控，完成自動(dòng)智能調(diào)控功能。

人為干預(yù)調(diào)控功能及工作原理：當(dāng)均衡分層開采各層或段的含水上升過快或底水錐進(jìn)需要對(duì)本發(fā)明的CPU集中管理系統(tǒng)7-7進(jìn)行人為干預(yù)調(diào)控時(shí)，以及充電式供電系統(tǒng)7-4需要充電時(shí)，將調(diào)控裝置通過電纜9下入到分層開采生產(chǎn)管柱的本發(fā)明中進(jìn)行定位，確保下到設(shè)計(jì)位置。然后無(wú)線識(shí)別電磁感應(yīng)充電器11完成對(duì)本發(fā)明的充電，無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12對(duì)本發(fā)明完成各項(xiàng)參數(shù)的雙向無(wú)線射頻識(shí)別并傳輸?shù)降孛婵刂圃O(shè)備。

地面設(shè)備接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)油藏及井況進(jìn)行分析，然后發(fā)出人為干預(yù)調(diào)節(jié)指令，對(duì)本發(fā)明的各系統(tǒng)狀態(tài)邏輯判斷及控制，調(diào)整各段油藏的均衡產(chǎn)出。無(wú)線射頻識(shí)別對(duì)接器12與CPU集中管理系統(tǒng)7-7中雙向無(wú)線傳輸單元7-7-1通過雙向無(wú)線射頻識(shí)別繼續(xù)對(duì)接后，無(wú)線電載波將指令雙向處理單元7-7-2激活，指令雙向處理單元7-7-2將接收到的人為干預(yù)調(diào)節(jié)指令發(fā)送給智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3，智能轉(zhuǎn)換調(diào)控單元7-7-3再將指令發(fā)送給指令執(zhí)行單元7-9-1，指令執(zhí)行單元7-9-1通過電機(jī)7-9-4的運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)整流量調(diào)節(jié)單元7-9-2中閥片的開度，對(duì)調(diào)整層的產(chǎn)液進(jìn)行均衡調(diào)控，完成對(duì)該開采層或段的人為干預(yù)調(diào)節(jié)功能。

本發(fā)明的各系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行工作，完成井下壓力、溫度、流量、含水率等生產(chǎn)參數(shù)的采集、存儲(chǔ)和自動(dòng)智能調(diào)控，開采層段需要進(jìn)行調(diào)控時(shí)，可以配合調(diào)控裝置完成人為干預(yù)調(diào)控。

上面敘述的實(shí)施例僅僅為典型實(shí)施例，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護(hù)范圍不僅限于上文的說(shuō)明。