智能配水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采油技术领域，具体而言，涉及油田注水井内分层配水作业领域，即涉及一种智能配水系统，用于从井下向井口传输地层注水流量，尤其涉及一种配水器的机芯、智能配水器、分层注水管柱、与分层注水管柱连接的井口阀门系统和地面电控系统，或者说，本发明涉及包括配水器的机芯、智能配水器、分层注水管柱、与分层注水管柱连接的井口阀门系统和地面电控系统的智能配水系统，用于从井下向井口传输地层注水流量，或者利用电脑自动控制井口的分层注水作业。
【背景技术】
[0002]油田通过注水补充地层能量、是提高采收率最有效的方法。由于油层纵向上多层迭合，不同层间、同一层内渗透性差异大，导致自然吸水能力相差悬殊，薄差层水驱动用程度低。为均衡补充地层能量，发挥各油层潜力，提高注水开发效果，目前国内各油田普遍采用偏心分注、空心分注、测调一体分注等工艺手段进行配水。分层配水时，在注水井中使用注水管柱，注水管柱具有与井口连通的主通道以及向各地层注水的分通道阀门或水嘴，各分通道均与主通道连接。从井口将水注入井下的注水管柱，主通道中就有水通过，分通道阀门或水嘴打开后，就可以将主通道的水非配给各分通道，从而实现向各分通道注水或配水。
[0003]由于分层配水作业发生在几百米甚至几千米深的井下，在配水过程中，没有办法在井下的各层的水咀处安放一个水表或流量计来记录各层的流量，无法了解各层实际的配水情况。而且，虽然目前通过测调一体分注工艺实现了从油管中用电缆下入测调仪，用测调仪调节可变水嘴，实现了减少投捞堵塞器次数的目的，但没有解决要投入电缆车、三参数侧调仪、侧调仪等地面测量设备及操作人员到现场实施侧调配水作业问题，配水作业仍然工艺复杂，施工量大。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种智能配水系统，以解决要投入电缆车、三参数侧调仪、侧调仪等地面配套设备及操作人员到现场才能实施侧调配水作业的问题。
[0005]本发明提供一种智能配水系统，所述智能配水系统至少包括:配水器的机芯，所述配水器的机芯至少包括:
[0006]机芯外壳,所述机芯外壳具有内部空腔；
[0007]进水孔，开设在所述机芯外壳上；
[0008]出水孔，设置在所述机芯外壳上；
[0009]配水通道，位于所述机芯外壳内部空腔中，并连接在所述进水孔和所述出水孔之间；
[0010]第一压力传感器和第二压力传感器，设置在所述机芯外壳上或所述机芯外壳内部空腔中，所述第一压力传感器与所述机芯外壳的壳体的外侧连通，测量所述机芯外壳的壳体的外侧压力；所述第二压力传感器与所述出水孔连通，测量所述配水通道的压力；
[0011]电动阀，设置在所述机芯外壳的内部空腔中，并位于所述配水通道上，电动阀的阀体采用平板阀或针形阀；
[0012]控制器，设置在所述机芯外壳的内部空腔中，所述控制器连接所述电动阀并控制所述电动阀；
[0013]所述控制器，连接所述第一压力传感器和第二压力传感器，记录和存储所述第一压力传感器测量的压力参数Pl和第二压力传感器测量的压力参数P2 ；
[0014]当所述第一压力传感器测量的压力参数Pl为井下数据上传信号时，所述控制器根据所述井下数据上传信号，将井下数据编码为以电信号体现的上传信号波，所述控制器电动控制所述电动阀按照所述上传信号波进行动作，产生电动阀的开度的波动。
[0015]作为另一种较佳选择，本发明提供一种智能配水系统，所述智能配水系统至少包括:配水器的机芯，所述配水器的机芯至少包括:
[0016]机芯外壳,所述机芯外壳具有内部空腔；
[0017]进水孔，开设在所述机芯外壳上；
[0018]出水孔，设置在所述机芯外壳上；
[0019]配水通道，位于所述机芯外壳内部空腔中，并连接在所述进水孔和所述出水孔之间；
[0020]第一压力传感器和第二压力传感器，设置在所述机芯外壳上或所述机芯外壳内部空腔中，所述第一压力传感器与所述机芯外壳的壳体的外侧连通，测量所述机芯外壳的壳体的外侧压力；所述第二压力传感器与所述出水孔连通，测量所述配水通道的压力；
[0021]电动阀，设置在所述机芯外壳的内部空腔中，并位于所述配水通道上；
[0022]控制器，设置在所述机芯外壳的内部空腔中，所述控制器连接所述电动阀并控制所述电动阀；其中，
[0023]所述控制器包括:单片机芯片、驱动芯片以及与电动阀连接的位置传感器；
[0024]所述井下数据为压力参数Pl或压力参数P2或配水通道流量V或电动阀开度；
[0025]所述单片机芯片，连接所述第一压力传感器和第二压力传感器，将记录和存储的所述压力参数Pl编码为以第二电信号波形式体现的压力脉冲；或将第二压力参数P2编码为以第三电信号波形式体现的压力脉冲；或将配水通道流量V编码为以第五电信号波形式体现的压力脉冲；
[0026]所述单片机芯片，还连接所述驱动芯片，所述驱动芯片连接所述电动阀，所述单片机芯片通过所述驱动芯片控制所述电动阀的开度；所述单片机芯片还连接所述位置传感器，记录和存储所述电动阀的开度；
[0027]所述单片机芯片中预先设定有固定编码，所述单片机芯片将所述第二电信号波，与所述预先设定的固定编码对比，判断所述第二电信号波是否为井下数据上传信号；
[0028]或者，所述控制器还包括:存储器芯片，设置在所述单片机芯片外并连接所述单片机芯片；所述存储器芯片中预先设定有固定编码，所述单片机芯片将所述第二电信号波，与所述预先设定的固定编码对比，判断所述第二电信号波是否为井下数据上传信号；
[0029]所述单片机芯片判断所述第二电信号波为井下数据上传信号时，所述单片机芯片根据所述第三电信号波或第五电信号波通过驱动芯片电动控制所述电动阀的动作。
[0030]进一步的，所述上传信号波为压力函数波，所述压力函数波为压力函数与时间关系曲线，所述控制器通过压力函数上传配水通道流量V，所述控制器还对所述压力参数Pl和P2进行后续处理，所述压力函数为f (P) = P1-P2，即压力函数为所述第一压力传感器和第二压力传感器测量的压力差；所述单片机芯片将压力函数为f(P)，编码为以第四电信号波形式体现的压力脉冲。
[0031]进一步的，所述控制器还包括:模数转换器，位于单片机芯片内部，连接所述第一压力传感器，将所述第一压力传感器测量的压力参数(第二电信号波)数字化。
[0032]进一步的，所述配水器的机芯还包括:设置在所述机芯外壳的壳体之外的传压管道，所述传压管道连接所述第二压力传感器，并且所述传压管道与所述出水孔连通。
[0033]进一步的，所述配水器的机芯还包括:位于所述机芯外壳的内部空腔中的电池，所述电池连接所述控制器和所述电动阀。
[0034]进一步的，所述机芯外壳的顶部为封闭的，所述电池设置在所述机芯外壳的顶部的内部空腔中，所述控制器还包括:电源芯片，电源芯片连接所述电池，并且所述电源芯片连接所述单片机芯片，所述机芯外壳的底部为管接头，所述出水孔设置在所述管接头上，所述进水孔开设在所述机芯外壳的侧面。
[0035]进一步的，所述智能配水系统还包括:智能配水器，所述智能配水器包括:
[0036]所述配水器的机芯；
[0037]容纳所述配水器的机芯的工作筒，所述工作筒具有筒壁和位于筒壁中的内腔，所述工作筒的上端具有开口，所述开口与所述工作筒的内腔连通；所述工作筒的筒壁上设有配水孔，所述配水孔穿出所述工作筒的筒壁并连接所述工作筒的内腔；所述配水孔连通所述配水器的机芯的出水孔；所述工作筒的筒壁上还设有地层测量孔，所述地层测量孔从所述工作筒的内腔延伸至所述工作筒的筒壁的外侧，所述传压管道设置在所述工作筒的内腔中并与所述地层测量孔连接；所述第一压力传感器与所述工作筒的内腔连通，所述第一压力传感器测量所述工作筒的内腔的压力。
[0038]进一步的，所述工作筒的筒壁包括:中间筒状体的筒壁、上接头的筒壁以及下接头的筒壁，所述上接头的筒壁连接在所述中间筒状体第一端，所述下接头的筒壁连接在所述中间筒状体第二端；所述配水孔设置在所述下接头的筒壁上；所述工作筒中还设有侧壁带有通孔的通道管。
[0039]进一步的，所述智能配水系统还包括:分层注水管柱，所述分层注水管柱包括:
[0040]油管；
[0041]设置在所述油管底端的丝堵；
[0042]多个所述智能配水器，依次连接在所述油管上，并位于所述丝堵上方；
[0043]各所述智能配水器的工作筒的内腔均与所述油管连通。
[0044]进一步的，所述智能配水系统还包括:设置在井口处的井口阀门系统，所述井口阀I ]系统包括:
[0045]与井下所述油管连接的油管连接管；
[0046]与井下套管连接的套管连接管；
[0047]设置在油管连接管上的油管进口阀门和油管出口阀门；
[0048]设置在套管连接管上的套管进口阀门和套管出口阀门；
[0049]配水间供水管,连接油管连接管和套管连接管,并向油管连接管和套管连接管供水；
[0050]压力流量测量装置，设置在所述油管连接管上，并位于所述油管进口阀门的下游，所述压力流量测量装置测量所述油管连接管的压力和流量；
[0051]总阀门，连接在所述油管连接管和井下的油管之间；
[0052]调节阀，设置在所述油管连接管上，并位于所述油管进口阀门和所述压力流量测量装置之间；
[0053]通过在井口手动或电动控制所述调节阀实现在井口或地面向井下发出井下数据上传信号。
[0054]进一步的，所述压力流量测量装置为压力流量计，所述调节阀为电控调节阀，通过控制所述电控调节阀的开度使得向井下的油管的注水压力