一种智能分层注水用分层流量调节装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及分层注水领域，具体为一种智能分层注水用分层流量调节装 置及其使用方法。


背景技术：

2.分层注水是指在注水井中下入封隔器，把差异较大的油层分隔开，再用 配水器进行分层配水，使高渗层注水量得到控制，中低渗透率油层注水得到 加强，使各类油层都能发挥作用的一种注水方式。在进行非均质多油层开采 中，为加强中、低渗透层，并控制高渗透层注水，按配注要求，在注水井中 实现分层控制注入的注水方式，现已成为解决油田开发过程中层间矛盾，维 持油田长期稳产、高产，提高采收率的重要手段。在传统的分层注水过程中， 流量难以实时进行调节，需要将管柱捞出对相应的水嘴进行调节，费时费力 且延误工程进度。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能分层注水用分层流量调节装置及其使用 方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能分层注水用分层 流量调节装置，包括：
5.人造井，所述人造井铺设在油田地下；
6.管柱，所述管柱贯穿于人造井的内部中部，所述管柱用于电缆铺设以及 供水流通；
7.封隔器，所述管柱的外侧等距套设有封隔器，且相邻的所述封隔器之间 形成单独的一个注水层；
8.流量调节机构，所述管柱的中部且位于相邻的封隔器之间设有流量调节 机构，所述流量调节机构用于对注水流量进行检测以及控制；
9.注水口，所述管柱的外侧且位于相邻的封隔器之间等距开设有注水口；
10.排水机构，所述人造井的内侧且与注水口相贴合的位置设有排水机构， 所述排水机构用于防止注水回流以及防止泥沙进入人造井内；
11.所述智能分层注水用分层流量调节装置还包括：
12.硅压阻式压力传感器，所述人造井的内侧且位于封隔器的底部安装有硅 压阻式压力传感器，所述硅压阻式压力传感器的检测端贯穿人造井后对人造 井的外侧压力进行检测。
13.在上述实现过程中，通过流量调节机构和相应的硅压阻式压力传感器进 行配合使用，便于更好的对不同注水层的水流量进行单独控制，通过排水机 构便于更好的将水流排出，并防止注水回流以及防止泥沙进入人造井内。
14.优选的，所述流量调节机构包括：
15.外筒，所述管柱的中部且位于相邻的封隔器之间设有外筒；
16.第一接头，所述第一接头设于外筒的顶部；
17.第二接头，所述第二接头设于外筒的底部，所述外筒通过第一接头和第 二接头与管柱进行螺纹连接；
18.内管，所述外筒的内部设有内管，用于水流通；
19.密封隔板，所述内管的外侧对称套设有密封隔板，所述密封隔板用于对 内管和外筒之间的空隙进行密封；
20.限位环，所述外筒的内壁且位于密封隔板相远离的一端固定连接有限位 环，所述限位环与密封隔板固定连接，所述限位环用于对密封隔板进一步加 固；
21.主流口，所述内管的外侧且位于两个密封隔板之间偏上的位置开设有主 流口，用于引导水流从内管内流出；
22.电磁流量计，其中一个所述密封隔板的顶部安装有电磁流量计，且所述 电磁流量计的检测端延伸至主流口的内部对主流口内的水流量进行检测；
23.转动板，所述外筒的内侧且位于两个密封隔板之间偏上的位置设有转动 板；
24.固定板，所述外筒的内侧且位于转动板的底部固定连接有固定板，且所 述转动板与固定板转动连接；
25.第一连接口，所述固定板的内部等距开设有第一连接口；
26.第二连接口，所述转动板的内部等距开设有第二连接口，且所述第一连 接口与第二连接口的尺寸相匹配，所述第一连接口和第二连接口用于形成可 调节大小的水流通道供水流通；
27.齿槽，所述转动板的内侧顶部开设有齿槽；
28.电机，所述外筒的内壁一侧固定安装有电机；
29.齿轮，所述电机的输出轴延伸至密封隔板的底部且固定连接有齿轮，所 述齿轮与转动板啮合连接；
30.支流口，所述外筒的外侧且位于两个密封隔板之间偏下的位置等距开设 有支流口。
31.优选的，所述支流口呈环形排列，且所述支流口与第一连接口的数量以 及位置相匹配。
32.优选的，所述流量调节机构还包括：
33.plc控制器，所述plc控制器固定安装于外筒的内侧，所述plc控制器用 于对电机进行控制。
34.优选的，所述排水机构包括：
35.连接块，所述人造井的内侧且与注水口相贴合的位置固定安装有连接块；
36.进水口，所述连接块的远离注水口的一侧对称开设有进水口，所述连接 块用于使水流入连接块内并排出至人造井外；
37.连接通道，所述连接块的内部中部开设有连接通道，所述连接通道的两 端和两个进水口相连通；
38.出水口，所述连接块靠近注水口的一端开设有出水口，且所述出水口与 注水口相连通；
39.筛滤组件，所述出水口的内部设有筛滤组件，所述筛滤组件用于防止泥 沙堵塞出水口；
40.防回流组件，所述连接块的内部且位于进水口的一侧均设有防回流组件， 所述防回流组件用于防止注水回流。
41.优选的，所述筛滤组件包括：
42.滑套，所述滑套滑动设于出水口的内部；
43.滑槽，所述连接块的内部且位于出水口的上下两侧均开设有滑槽；
44.滑杆，所述滑槽的内部固定设有滑杆，所述滑套通过滑杆进行滑动；
45.第一弹簧，所述滑杆的外侧且位于滑套的两侧均套设有第一弹簧，用于 对滑套的滑动进行缓冲；
46.滤网，所述滑套的内侧安装有滤网，用于对水流过滤防止泥沙进入人造 井内，所述排水机构筛滤组件为球面结构。
47.优选的，所述防回流组件包括：
48.侧槽，所述连接块的内部且位于进水口的一侧均开设有侧槽；
49.第二弹簧，所述侧槽的内壁一端固定连接有第二弹簧；
50.堵球，所述第二弹簧靠近进水口的一端固定连接有堵球，且所述堵球与 进水口位于同一水平面内，所述堵球的尺寸大于进水口，所述进水口用于在 连接块内形成回流时对进水口进行封堵。
51.优选的，同一注水层内的所述硅压阻式压力传感器和电机均与相应的plc 控制器电性连接，所述plc控制器通过管柱内的电缆与外部控制中心电性连 接。
52.本发明还提供一种智能分层注水用分层流量调节装置的使用方法，包括 以下步骤：
53.步骤一：将人造井和管柱铺设至油田地下指定位置，并通过管柱内的电 缆使硅压阻式压力传感器、电机和plc控制器通电，同时硅压阻式压力传感 器对人造井外侧相应注水层的压力进行检测；
54.步骤二：开启外部阀门使管柱内通水，水流经过流量调节机构时通过外 筒内的内管流入至下一端管柱内，在流经内管的同时，水流通过主流口流出 至内管的外侧两个密封隔板之间，并依次通过第二连接口、第一连接口和支 流口后流出至管柱的外侧人造井的内部，并填充至两个封隔器之间，然后通 过排水机构和注水口流出；
55.步骤三：当其中一个硅压阻式压力传感器检测到人造井外相应注水层的 压力较小时，需要降低对相应注水层的注水量，此时通过plc控制器控制电 机启动，电机带动齿轮转动，进而带动转动板转动，转动板转动后第二连接 口与第一连接口的重合面积逐渐变小，从而控制出水量减小，当注水层的压 力较大时，则反向操作增大第二连接口与第一连接口的重合面积，控制出水 量增大；
56.步骤四：当步骤二中水流填充至封隔器内后，流进连接块一侧的两个进 水口内，并顶开堵球流入至连接通道内，然后通过连接通道流入出水口内， 通过滤网过滤后从注水口流出人造井外对油田注水层进行注水；
57.步骤五：当人造井外压力较大水流通过注水口回流至出水口内时，此时 滤网对水流中的泥沙进行过滤，同时水流经过出水口流入至连接通道内，并 流向至进水口内，此时
堵球失去进水口的水流冲击，因此通过第二弹簧的弹 性回弹至进水口处，对进水口进行封堵，直至人造井内的水压大于人造井外 的水压；
58.步骤六：当排水机构内水水处于回流状态时，滤网向内弯曲，当排水机 构处于向外注水状态时，滤网朝外弯曲，同时在排水机构内的水流回流的时 候，水流会带动滑套向内滑动，同时第一弹簧对滑套进行缓冲，避免泥沙将 滤网冲破，在排水机构内的水流重新注水的瞬间，水流冲击滑套向外滑动， 并通过第一弹簧的回弹带动滑套反复滑动，进而带动滤网震动，将其外侧附 着的泥沙震落，保证水流的畅通。
59.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
60.1、通过流量调节机构和相应的硅压阻式压力传感器进行配合使用，便于 更好的对不同注水层的水流量进行单独控制；
61.2、通过排水机构内的筛滤组件便于更好的对出水口的水流进行过滤，防 止回流时泥沙进入人造井内，同时还可以通过滤网震动将其外侧附着的泥沙 震落，保证水流的畅通；
62.3、通过排水机构内的防回流组件使出水口内发生回流时可以通过堵球将 进水口封堵，防止注水回流以及防止泥沙进入人造井内。
附图说明
63.图1为本发明结构示意图；图2为本发明的结构示意图；图3为本发明的结构示意图；图4为本发明转动板与固定板的安装结构示意图；图5为本发明的排水机构内部结构示意图；图6为本发明的排水机构排水时的结构示意图。
[0064][0065][0066]
图中：1、人造井；2、管柱；3、封隔器；4、流量调节机构；41、外筒； 42、第一接头；43、第二接头；44、内管；45、密封隔板；46、限位环；47、 主流口；48、电磁流量计；49、转动板；410、固定板；411、第一连接口； 412、第二连接口；413、齿槽；414、电机；415、齿轮；416、支流口；417、 plc控制器；5、注水口；6、排水机构；61、连接块；62、进水口；63、连接 通道；64、出水口；65、筛滤组件；651、滑套；652、滑槽；653、滑杆；654、 第一弹簧；655、滤网；66、防回流组件；661、侧槽；662、第二弹簧；663、 堵球；7、硅压阻式压力传感器。
具体实施方式
[0067]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0068]
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种智能分层注水用分层流量 调节装置，包括：
[0069]
人造井1，人造井1铺设在油田地下；
[0070]
管柱2，管柱2贯穿于人造井1的内部中部，管柱2用于电缆铺设以及供 水流通；
[0071]
封隔器3，管柱2的外侧等距套设有封隔器3，且相邻的封隔器3之间形 成单独的一个注水层；
[0072]
流量调节机构4，管柱2的中部且位于相邻的封隔器3之间设有流量调节 机构4，流量调节机构4用于对注水流量进行检测以及控制；
[0073]
注水口5，管柱2的外侧且位于相邻的封隔器3之间等距开设有注水口5；
[0074]
排水机构6，人造井1的内侧且与注水口5相贴合的位置设有排水机构6， 排水机构6用于防止注水回流以及防止泥沙进入人造井1内；
[0075]
智能分层注水用分层流量调节装置还包括：
[0076]
硅压阻式压力传感器7，人造井1的内侧且位于封隔器3的底部安装有硅 压阻式压力传感器7，硅压阻式压力传感器7的检测端贯穿人造井1后对人造 井1的外侧压力进行检测。
[0077]
在本发明的一些实施例中，上述流量调节机构4包括：
[0078]
外筒41，管柱2的中部且位于相邻的封隔器3之间设有外筒41；
[0079]
第一接头42，第一接头42设于外筒41的顶部；
[0080]
第二接头43，第二接头43设于外筒41的底部，外筒41通过第一接头 42和第二接头43与管柱2进行螺纹连接；
[0081]
内管44，外筒41的内部设有内管44，用于水流通；
[0082]
密封隔板45，内管44的外侧对称套设有密封隔板45，密封隔板45用于 对内管44和外筒41之间的空隙进行密封；
[0083]
限位环46，外筒41的内壁且位于密封隔板45相远离的一端固定连接有 限位环46，限位环46与密封隔板45固定连接，限位环46用于对密封隔板 45进一步加固；
[0084]
主流口47，内管44的外侧且位于两个密封隔板45之间偏上的位置开设 有主流口47，用于引导水流从内管44内流出；
[0085]
电磁流量计48，其中一个密封隔板45的顶部安装有电磁流量计48，且 电磁流量计48的检测端延伸至主流口47的内部对主流口47内的水流量进行 检测；
[0086]
转动板49，外筒41的内侧且位于两个密封隔板45之间偏上的位置设有 转动板49；
[0087]
固定板410，外筒41的内侧且位于转动板49的底部固定连接有固定板 410，且转动板49与固定板410转动连接；
[0088]
第一连接口411，固定板410的内部等距开设有第一连接口411；
[0089]
第二连接口412，转动板49的内部等距开设有第二连接口412，且第一 连接口411与第二连接口412的尺寸相匹配，第一连接口411和第二连接口 412用于形成可调节大小的水流通道供水流通；
[0090]
齿槽413，转动板49的内侧顶部开设有齿槽413；
[0091]
电机414，外筒41的内壁一侧固定安装有电机414；
[0092]
齿轮415，电机414的输出轴延伸至密封隔板45的底部且固定连接有齿 轮415，齿轮415与转动板49啮合连接；
[0093]
支流口416，外筒41的外侧且位于两个密封隔板45之间偏下的位置等距 开设有支
流口416，通过流量调节机构4和相应的硅压阻式压力传感器7进行 配合使用，便于更好的对不同注水层的水流量进行单独控制。
[0094]
在本发明的一些实施例中，上述支流口416呈环形排列，且支流口416 与第一连接口411的数量以及位置相匹配。
[0095]
在本发明的一些实施例中，上述流量调节机构4还包括：
[0096]
plc控制器417，plc控制器417固定安装于外筒41的内侧，plc控制器 417用于对电机414进行控制。
[0097]
在本发明的一些实施例中，上述排水机构6包括：
[0098]
连接块61，人造井1的内侧且与注水口5相贴合的位置固定安装有连接 块61；
[0099]
进水口62，连接块61的远离注水口5的一侧对称开设有进水口62，连 接块61用于使水流入连接块61内并排出至人造井1外；
[0100]
连接通道63，连接块61的内部中部开设有连接通道63，连接通道63的 两端和两个进水口62相连通；
[0101]
出水口64，连接块61靠近注水口5的一端开设有出水口64，且出水口 64与注水口5相连通；
[0102]
筛滤组件65，出水口64的内部设有筛滤组件65，筛滤组件65用于防止 泥沙堵塞出水口64；
[0103]
防回流组件66，连接块61的内部且位于进水口62的一侧均设有防回流 组件66，防回流组件66用于防止注水回流。
[0104]
在本发明的一些实施例中，上述筛滤组件65包括：
[0105]
滑套651，滑套651滑动设于出水口64的内部；
[0106]
滑槽652，连接块61的内部且位于出水口64的上下两侧均开设有滑槽 652；
[0107]
滑杆653，滑槽652的内部固定设有滑杆653，滑套651通过滑杆653进 行滑动；
[0108]
第一弹簧654，滑杆653的外侧且位于滑套651的两侧均套设有第一弹簧654，用于对滑套651的滑动进行缓冲；
[0109]
滤网655，滑套651的内侧安装有滤网655，用于对水流过滤防止泥沙进 入人造井1内，排水机构6筛滤组件65为球面结构，通过筛滤组件65便于 更好的对出水口64的水流进行过滤，防止回流时泥沙进入人造井1内，同时 还可以通过滤网655震动将其外侧附着的泥沙震落，保证水流的畅通。
[0110]
在本发明的一些实施例中，上述防回流组件66包括：
[0111]
侧槽661，连接块61的内部且位于进水口62的一侧均开设有侧槽661；
[0112]
第二弹簧662，侧槽661的内壁一端固定连接有第二弹簧662；
[0113]
堵球663，第二弹簧662靠近进水口62的一端固定连接有堵球663，且 堵球663与进水口62位于同一水平面内，堵球663的尺寸大于进水口62，进 水口62用于在连接块61内形成回流时对进水口62进行封堵，通过防回流组 件66使出水口64内发生回流时可以通过堵球663将进水口62封堵，防止注 水回流以及防止泥沙进入人造井内。
[0114]
在本发明的一些实施例中，上述同一注水层内的硅压阻式压力传感器7 和电机414均与相应的plc控制器417电性连接，plc控制器417通过管柱2 内的电缆与外部控制中心电性连接，便于更好的对设备进行控制。
[0115]
本发明还提供一种智能分层注水用分层流量调节装置的使用方法，包括 以下步骤：
[0116]
步骤一：将人造井1和管柱2铺设至油田地下指定位置，并通过管柱2 内的电缆使硅压阻式压力传感器7、电机414和plc控制器417通电，同时硅 压阻式压力传感器7对人造井1外侧相应注水层的压力进行检测；
[0117]
步骤二：开启外部阀门使管柱2内通水，水流经过流量调节机构4时通 过外筒41内的内管44流入至下一端管柱2内，在流经内管44的同时，水流 通过主流口47流出至内管44的外侧两个密封隔板45之间，并依次通过第二 连接口412、第一连接口411和支流口416后流出至管柱2的外侧人造井1的 内部，并填充至两个封隔器3之间，然后通过排水机构6和注水口5流出；
[0118]
步骤三：当其中一个硅压阻式压力传感器7检测到人造井1外相应注水 层的压力较小时，需要降低对相应注水层的注水量，此时通过plc控制器417 控制电机414启动，电机414带动齿轮415转动，进而带动转动板49转动， 转动板49转动后第二连接口412与第一连接口411的重合面积逐渐变小，从 而控制出水量减小，当注水层的压力较大时，则反向操作增大第二连接口412 与第一连接口411的重合面积，控制出水量增大；
[0119]
步骤四：当步骤二中水流填充至封隔器3内后，流进连接块61一侧的两 个进水口62内，并顶开堵球663流入至连接通道63内，然后通过连接通道 63流入出水口64内，通过滤网655过滤后从注水口5流出人造井1外对油田 注水层进行注水；
[0120]
步骤五：当人造井1外压力较大水流通过注水口5回流至出水口64内时， 此时滤网655对水流中的泥沙进行过滤，同时水流经过出水口64流入至连接 通道63内，并流向至进水口62内，此时堵球663失去进水口62的水流冲击， 因此通过第二弹簧662的弹性回弹至进水口62处，对进水口62进行封堵， 直至人造井1内的水压大于人造井1外的水压；
[0121]
步骤六：当排水机构6内水水处于回流状态时，滤网655向内弯曲，当 排水机构6处于向外注水状态时，滤网655朝外弯曲，同时在排水机构6内 的水流回流的时候，水流会带动滑套651向内滑动，同时第一弹簧654对滑 套651进行缓冲，避免泥沙将滤网655冲破，在排水机构6内的水流重新注 水的瞬间，水流冲击滑套651向外滑动，并通过第一弹簧654的回弹带动滑 套651反复滑动，进而带动滤网655震动，将其外侧附着的泥沙震落，保证 水流的畅通。
[0122]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。