本发明涉及油田分层注水技术领域，特别涉及一种用于同心验封测调仪的自动坐封机构和同心验封测调仪。
背景技术：
油田生产开发过程中，伴随原油的开采过程，地层能量逐渐递减，从而导致原油开采难度逐渐加大。为了保持地层能量并提高油层开采的利用率，通过向地层注水以补充地层能量的损失，进而达到油层持续开采、提高油层的采收率的目的。目前油田注水可以分以下几类，包括笼统注水、偏心注水和同心注水。其中，偏心注水和同心注水都属于油层分层注水，通过油层分层注水，可以对不同油层补充不同的注水量，以调节地层的能量。
偏心注水在注水管柱上配有可投捞的水嘴堵塞器，调节注水量时必须经过投捞水嘴、验封、投捞水嘴、测试流量、调节水嘴等环节，反复多次(一般为5次以上)作业才能达到配注要求。而同心注水简化了偏心注水中投捞水嘴的作业过程，但作业通常也需要3次才能完成。中国专利申请号201520507771.x和中国专利申请号201521018241.5中分别公开了一种桥式同心测调验封一体化测试仪器和一种桥式同心验封测调一体化控制装置，通过上述装置解决了同心注水井验封、测调一体化的问题，但是上述装置由于内部结构复杂，其具有故障率高的问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于同心验封测调仪的自动坐封机构和同心验封测调仪，其能够简化内部结构复杂程度，降低故障率。
本发明实施例的具体技术方案是：
一种用于同心验封测调仪的自动坐封机构，其包括：
壳体，所述壳体侧壁上设置有能向径向方向涨开的第一膨胀机构和第二膨胀机构；
第一离合机构，所述第一离合机构包括穿出所述壳体的第一轴、连接在所述第一轴上的离合套、能与所述第一轴接触并能传动的第一传动套、能与所述第一传动套相传动连接的凸轮、能与所述第一轴接触并能够传动的第二轴、设置在所述离合套和所述壳体之间的第一弹性件；
能带动所述离合套在竖直方向上运动的第一滑套，所述第一滑套上设置有定位机构，所述凸轮能够控制所述定位机构的打开和闭合；
螺纹连接在所述第一滑套下端的第二滑套；
第二离合机构，所述第二离合机构包括设置在所述第二滑套上的第二传动套、连接在所述第二轴下端的第三滑套、能与所述第三滑套接触并传动的第三轴，所述第三滑套能与所述第二传动套接触并传动；
设置在所述第二滑套侧壁上的第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件用于驱动所述第一膨胀机构向径向涨开，所述第二驱动件用于驱动所述第二膨胀机构向径向胀开；
压力传感器，所述压力传感器用于测量所述第一膨胀机构和所述第二膨胀机构之间的压力。
在一种优选的实施方式中，所述定位机构包括：与所述第一滑套相铰链连接的定位爪、设置在所述定位爪与所述第一滑套之间的第二弹性件，所述第二弹性件能使得所述定位爪打开。
在一种优选的实施方式中，所述定位爪的一端与所述凸轮相抵，当所述凸轮的长轴抵住所述定位爪的一端时，所述定位爪处于闭合状态，当所述凸轮的短轴抵住所述定位爪的一端时，所述定位爪处于打开状态。
在一种优选的实施方式中，当所述第一轴向上移动时，所述第一轴与所述传动套相分离，所述第一轴与所述第二轴相接触并能传动。
在一种优选的实施方式中，当所述离合套在所述第一弹性件的作用下向下移动时，所述离合套带动所述第一轴下移，所述第一轴与所述传动套相接触并能传动，所述第一轴与所述第二轴相分离。
在一种优选的实施方式中，所述第一膨胀机构包括设置在所述壳体的第一缺口上的第一膨胀件、用于对所述第一膨胀件的上端进行固定的第一固定件；所述第二膨胀机构包括设置在所述壳体的第二缺口上的第二膨胀件、用于对所述第二膨胀件的上端进行固定的第二固定件。
在一种优选的实施方式中，所述第一驱动件与所述第一膨胀件的下端相抵，当所述第一驱动件向上移动时，所述第一驱动件驱动所述第一膨胀件向径向胀开；所述第二驱动件与所述第二膨胀件的下端相抵，当所述第二驱动件向上移动时，所述第二驱动件驱动所述第二膨胀件向径向胀开。
在一种优选的实施方式中，所述压力传感器设置在所述第二轴内，所述压力传感器与所述第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的壳体的侧壁相连通。
在一种优选的实施方式中，在所述第二传动套和所述第三滑套相接触并能传动时，所述第二轴通过转动能调节所述第一滑套和所述第二滑套之间的距离，以使所述第一膨胀件和所述第二膨胀件恢复。
一种同心验封测调仪，所述同心验封测调仪包括如上述任一所述的用于同心验封测调仪的自动坐封机构。
本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
本申请中的用于同心验封测调仪的自动坐封机构有效简化了内部的结构，降低了故障率，从而使得自动坐封机构的可靠性得到了进一步的提高，同时可以使同心验封测调仪的验封测调的效果依旧良好，此用于同心验封测调仪的自动坐封机构已经在油田中进行了现场试验，效果十分显著。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明实施例中用于同心验封测调仪的自动坐封机构的结构示意图。
以上附图的附图标记：
1、凸轮；2、定位轴；3、定位爪；4、壳体；5、第一固定件；6、第一膨胀件；7、第一驱动件；8、第二固定件；9、第二离合机构；10、第二膨胀件；11、第二驱动件；12、第三轴；13、第三滑套；14、第二传动套；15、传压流道；16、第二滑套；17、压力传感器；18、第二轴；19、第一滑套；20、第一离合机构；21、第一传动套；22、离合套；23、第一轴；24、第一弹性件；25、第二弹性件。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了能够简化内部结构复杂程度，降低故障率，在本申请中提出了一种用于同心验封测调仪的自动坐封机构，图1为本发明实施例中用于同心验封测调仪的自动坐封机构的结构示意图，如图1所示，该用于同心验封测调仪的自动坐封机构可以包括：壳体4，壳体4侧壁上设置有能向径向方向胀开的第一膨胀机构和第二膨胀机构；第一离合机构20，第一离合机构20包括穿出壳体4的第一轴23、连接在第一轴23上的离合套22、能与第一轴23接触并能传动的第一传动套21、能与第一传动套21相传动连接的凸轮1、能与第一轴23接触并能够传动的第二轴18、设置在离合套22和壳体4之间的第一弹性件24；能带动离合套22在竖直方向上运动的第一滑套19，第一滑套19上设置有定位机构，凸轮1能够控制定位机构的打开和闭合；螺纹连接在第一滑套19下端的第二滑套16；第二离合机构9，设置在第二滑套16上的第二传动套14、连接在第二轴18下端的第三滑套13、能与第三滑套13接触并传动的第三轴12，第三滑套13能与第二传动套接触并传动；设置在第二滑套16侧壁上的第一驱动件7和第二驱动件11，第一驱动件7用于驱动第一膨胀机构向径向胀开，第二驱动件11用于驱动第二膨胀机构向径向胀开；压力传感器17，压力传感器17用于测量第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的压力。
本申请中用于同心验封测调仪的自动坐封机构的定位机构可以实现对自动坐封机构的定位，定位机构定位后其能够使得第一膨胀机构、第二膨胀机构向径向胀开，以达到自动坐封机构坐封的目的。在自动坐封机构坐封后，通过压力传感器17能够测量第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的压力，以进行验封测试。当验封测试完全后，第一轴23带动第二轴18转动，并通过第一离合机构20和第二离合机构9使得第二滑套16和第一滑套19之间的螺纹旋松，从而使第一驱动件7和第二驱动件11下移，第一膨胀机构和第二膨胀机构恢复至解封。第一轴23继续转动进而使第三滑套13与第三轴12接触并传动，此时，自动坐封机构可以通过第三轴12带动同心验封测调仪中的测调装置进行测调。测调结束后，上提同心验封测调仪，从而使得定位机构不再受力。然后第一轴23反转，第三滑套13与第三轴12脱离，第三滑套13与第二传动轴接触，通过转动从而使第二滑套16和第一滑套19旋紧。第一滑套19弹性件复位的压力下逐渐向下位移，最终使得第一轴23与第二轴18分离，并且第一轴23与第一传动套21接触，再将凸轮1旋转以使定位机构闭合，如此整个自动坐封机构复位完成，可以进行下一层的验封测调任务。本申请中的用于同心验封测调仪的自动坐封机构有效简化了内部的结构，降低了故障率，从而使得自动坐封机构的可靠性得到了进一步的提高，同时可以使同心验封测调仪的验封测调的效果依旧良好，此用于同心验封测调仪的自动坐封机构已经在油田中进行了现场试验，效果十分显著。
为了能够更好的了解本申请中的用于同心验封测调仪的自动坐封机构，下面将对其做进一步解释和说明。如图1所示，第一轴23穿出壳体4的上端，第一轴23位于自动坐封机构的上端，第三轴12可以穿出壳体4的下端。第一轴23的上端用于连接同心验封测调仪的电机以及减速器，还可以连接相应的控制电路以及流量测试短节等；而第三轴12的下端用于连接流量测调装置等。
如图1所示，壳体4侧壁上设置有能向径向方向胀开的第一膨胀机构和第二膨胀机构。第一膨胀机构可以包括设置在壳体4的第一缺口上的第一膨胀件6、用于对第一膨胀件6的上端进行固定的第一固定件5；第二膨胀机构包括设置在壳体4的第二缺口上的第二膨胀件10、用于对第二膨胀件10的上端进行固定的第二固定件8。第一膨胀件6和第二膨胀件10均可以由橡胶制成，当第一膨胀件6和第二膨胀件10的下端受到向上的推力时，第一膨胀件6和第二膨胀件10的中部会向径向方向膨胀，从而达到坐封的目的。
如图1所示，第一离合机构20可以包括穿出壳体4的第一轴23、连接在第一轴23上的离合套22、能与第一轴23接触并能传动的第一传动套21、能与第一传动套21相传动连接的凸轮1、能与第一轴23接触并能够传动的第二轴18、设置在离合套22和壳体4之间的第一弹性件24。第一轴23能沿竖直方向进行滑动，当第一轴23向上移动时，第一轴23与传动套相分离，第一轴23与第二轴18相接触并能传动。当离合套22在第一弹性件24的作用下向下移动时，离合套22带动第一轴23下移，第一轴23与传动套相接触并能传动，第一轴23与第二轴18相分离。当第一轴23与第一传动套21接触并能传动时，第一轴23带动第一传动套21转动，进而使第一传动套21带动凸轮1转动。
如图1所示，第一滑套19与离合套22相抵或相连接，从而使得第一滑套19能够带动离合套22在竖直方向上运动。同时，第一滑套19上设置有定位机构，凸轮1能够控制定位机构的打开和闭合。具体而言，定位机构可以包括：与第一滑套19通过定位轴2相铰链连接的定位爪3、设置在定位爪3与第一滑套19之间的第二弹性件25，第二弹性件25能使得定位爪3打开。定位爪3可以为对称设置，其打开时可以与管柱相抵固定。第二弹性件25可以为扭簧，其分别与定位爪3的下端和第一滑套19相抵，以使定位爪3打开。
如图1所示，定位爪3的一端与凸轮1相抵，当凸轮1的长轴抵住定位爪3的一端时，定位爪3处于闭合状态，当凸轮1的短轴抵住定位爪3的一端时，定位爪3处于打开状态。具体而言，定位爪3的上端与凸轮1相抵，当第一轴23带动凸轮1转动，凸轮1的长轴抵住定位爪3的一端时，定位爪3的上端沿径向向外移动，第二弹性件25收缩，如此，定位爪3下端收缩，整个定位爪3闭合。当第一轴23带动凸轮1转动，凸轮1的短轴抵住定位爪3的一端时，定位爪3的上端沿径向向内移动，第二弹性件25伸长，如此，定位爪3下端向外扩张，整个定位爪3打开。
如图1所示，第二滑套16通过螺纹连接在第一滑套19下端。第一滑套19和第二滑套16之间的距离可以通过螺纹之间的转动而调节。第二离合机构9可以包括设置在第二滑套16内壁上的第二传动套14、连接在第二轴18下端的第三滑套13、能与第三滑套13接触并传动的第三轴12，第三滑套13能与第二传动套接触并传动。当第三滑套13与第二传动套14之间产生位移，两者相接触时，第二轴18能带动第三滑套13转动，第三滑套13进而带通第二传动套14转动，以使第二滑套16转，这样以后可以控制第一滑套19和第二滑套16之间的距离。当第三滑套13与第二传动套14脱离后，第三滑套13下移会与第三轴12相接触，从而与第三轴12相传动。此时，自动坐封机构可以通过第三轴12带动同心验封测调仪中的测调装置进行测调。
如图1所示，第一驱动件7和第二驱动件11设置在第二滑套16侧壁，第一驱动件7用于驱动第一膨胀机构向径向胀开，第二驱动件11用于驱动第二膨胀机构向径向胀开。具体而言，第一驱动件7与第一膨胀件6的下端相抵，当第一驱动件7向上移动时，第一驱动件7驱动第一膨胀件6向径向胀开；第二驱动件11与第二膨胀件10的下端相抵，当第二驱动件11向上移动时，第二驱动件11驱动第二膨胀件10向径向胀开。在第二传动套14和第三滑套13相接触并能传动时，第二轴18通过转动能调节第一滑套19和第二滑套16之间的距离，当第一滑套19和第二滑套16之间的距离增大时，第一驱动件7和第二驱动件11随着第二滑套16下移，如此使得第一膨胀件6和第二膨胀件10恢复至解封状态。
压力传感器17用于测量第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的压力。在一种可行的实施方式中，如图1所示，压力传感器17设置在第二轴18内，压力传感器17通过传压流道15与第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的壳体4的侧壁相连通。当第一膨胀机构和第二膨胀机构坐封后，压力传感器17可以测得第一膨胀机构和第二膨胀机构之间的压力，从而进行验封测试。
本申请中还提出了一种同心验封测调仪，该同心验封测调仪包括上述任一的用于同心验封测调仪的自动坐封机构。
本申请中的用于同心验封测调仪的自动坐封机构的具体操作过程如下：当同心验封测调仪下入管柱前，自动坐封机构中定位爪3处于闭合状态。将整个同心验封测调仪下入到目的层的配水器上端时，下达开启定位爪3的指令。此时，第一轴23与第一传动套21相接触，驱动第一轴23旋转，通过第一传动套21传递给凸轮1，当凸轮1的短轴旋转到与定位爪3的上端相抵时，定位爪3的下端在第二弹性件25的作用下打开。同心验封测调仪下入到配水器中，定位爪3落在配水器中，在仪器重力的作用下，定位爪3受到向上的力。当定位爪3受到向上的力时，带动定位轴2、第一滑套19上移，第一滑套19推动离合套22上移，进而导致第一轴23上移。如此导致第一轴23与第一传动套21相分离，第一轴23与第二轴18相接触并能传动。此时第一轴23旋转时，可以带动第二轴18旋转，而凸轮1不再旋转。
当上述过程中，在第一滑套19向上运动时，其带动第二滑套16向上移动，第二滑套16向上移动，导致第一驱动件7和第二驱动件11也上移，第一驱动件7驱动第一膨胀件6向径向胀开，第二驱动件11驱动第二膨胀件10向径向胀开，如此，第一膨胀件6和第二驱动件11实现坐封，此时仪器可以进行验封测试。当第一膨胀件6和第二驱动件11胀开坐封时，第三滑套13与转动套相接触，第三滑套13与第三轴12不接触。
验封结束后，控制第一轴23旋转，第一轴23带动第二轴18旋转，通过第三滑套13和传动套，进而带动第二滑套16旋转，由于第一滑套19不能转动，第二滑套16旋转会使第二滑套16和第一滑套19之间的螺纹旋松，第一滑套19的位置不变，第二滑套16向下位移，第二滑套16带动第一驱动件7和第二驱动件11向下移动，从而使第一膨胀件6、第二膨胀件10复位而解封，在此同时，第三滑套13与第二传动套14脱离接触。第一轴23继续旋转，带动第二轴18旋转，进而使第三滑套13与第三轴12接触。此时，同心验封测调仪可以通过第三轴12带动仪器的测调装置进行测调。测调结束后，上提同心验封测调仪，使得定位爪3不再受力。第一轴23反转，带动第二轴18反转，第三滑套13与第三轴12脱离接触后，与第二传动套14接触，从而使第二滑套16与第一滑套19旋紧。然后，在第一弹性件24的作用下，离合套22向下移动，离合套22推动第一滑套19、第一轴23逐渐向下位移，最终导致第一轴23与第二轴18相分离，并且第一轴23与第一传动套21相接触并能传动，如此，通过第一轴23转动可以使凸轮1旋转到长轴与定位爪3的上端相抵，以使定位爪3闭合，通过上述过程自动坐封机构的复位完成，然后可以进行下一层的验封测调任务。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。