一種用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接裝置及方法與流程

本發明涉及石油開采的技術領域，特別是一種用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接裝置及方法。

背景技術：

目前，隨著油氣田注水開發的逐步深入，注水井分層注水施工越來越頻繁，分層注水是指在注水井中下入封隔器，把差異較大的油層分隔開，再用智能配水器進行分層配水，使高滲層注水量得到控制，而中低滲透率油層注水量得到加強，最終保證各類油層都能發揮作用。分層注水時各個注水層的注水流量、壓力等情況難以在地面實時監測和控制。

為解決以上問題，會在油氣井內安裝公接頭，在電纜頭部安裝母接頭，工作時，先下入電纜，到達一定深度后，將母接頭與公接頭對接，實現地面監測及控制設備與配水器上的壓力傳感器、流量傳感器和溫度傳感器電連接，即采集的壓力和流量信息從井下經電纜傳遞到地面設備上。然而，電纜下入速度慢，連接效率低，且油氣井深度很深，難以保證公接頭與母接頭準確對接。即使能夠將公頭和母頭連接，注水時在水壓作用下，公頭與母頭連接不穩固。因此急需一套裝置能夠實現地面與井下實時通訊，檢測并控制井下各層注水流量、壓力等情況，公頭和母頭連接牢固的裝置。

技術實現要素：

本發明能夠實現地面與井下實時通訊，提供一種結構緊湊、公母接頭連接牢固、在井下能夠防短路濕插拔、連接效率高、操作簡單的用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接裝置及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接裝置，它包括注水管柱、依次連接于注水管柱下端部的水力錨、過電纜封隔器、智能配水器、液壓支撐錨和堵頭，所述注水管柱內設置有電纜下放機構，電纜下放機構包括電纜、電纜母接頭、電機和受力葉片，電纜的末端套設有外殼，外殼的柱面上且沿其圓周方向均勻鉸接有多個受力葉片，受力葉片的另一端旋轉安裝有滾輪，每個滾輪均與注水管柱內壁相切，外殼的兩側均開設有位于受力葉片上方的通槽，外殼的外部套設有左半圓形件和右半圓形件，左半圓形件與右半圓形件固連，半圓形件上鉸接有連桿，連桿的另一端鉸接于受力葉片上，左半圓形件和右半圓形件上均固設有貫穿通槽的連接桿，兩個所述連接桿之間固設有螺母，電機固設于外殼內，電機的輸出軸處連接有絲桿，絲桿與螺母螺紋連接，所述的電纜母接頭包括母接頭外殼體、插孔絕緣板和電磁鐵，母接頭外殼體固設于外殼底部且與外殼連通，電磁鐵設置于插孔絕緣板的底部，插孔絕緣板固設于母接頭外殼體且與母接頭外殼體內壁之間設置有環形槽，母接頭外殼體的底面為斜向左傾斜的導向面，母接頭外殼體的右側柱面上開設有導向凹槽，插孔絕緣板內開設有垂向設置的插孔，插孔的頂部固設有插孔電線焊接點，插孔內設置有導電套，導電套與插孔電線焊接點一端固連，插孔電線焊接點另一端與電纜連接；

所述注水管柱內還固設有電纜公接頭，所述電纜公接頭包括公接頭外殼體、插針絕緣板和汝鐵硼磁鐵，插針絕緣板固設于公接頭外殼體內，汝鐵硼磁鐵設置于插針絕緣板的頂部，公接頭外殼體的中部設置有與導向面相配合的錐面，插針絕緣板的右側柱面上設置有與導向凹槽相配合的導向插銷，插針絕緣板頂部和底部分別設置有插針和插針電線焊接點，插針電線焊接點與智能配水器上的傳感器電連接，插針和插針電線焊接點之間連接有位于插針絕緣板內的導線。

所述的公接頭外殼體的頂部設置有密封環i。

所述的公接頭外殼體內固設有卡簧。

所述的插針絕緣板固設于卡簧上。

所述的插孔絕緣板的柱面上設置有密封環ii。

所述的電纜內設置有通訊電纜、控制電纜和動力電纜。

所述的汝鐵硼磁鐵為永久磁鐵。

所述的裝置用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接的方法，它包括以下步驟：

s1、將注水管柱下入油氣井中；將電纜下放機構的電纜下入注水管柱中，所有的滾輪均與注水管柱內壁接觸，再向注水管柱內注水，水流為電纜下放機構提供向下運動的動力，即受力葉片受到水沖擊后，滾輪沿著注水管柱向下移動；

s2、電纜下入到達預定的深度時，即電纜母接頭快要接觸到電纜公接頭時，給電磁鐵和汝鐵硼磁鐵通電，電纜母接頭與電纜公接頭相互吸引，公接頭外殼體的上端部插入母接頭外殼體的環形槽內，隨后母接頭外殼體底面的導向面與公接頭外殼體中部的錐面逐漸吻合，能夠保證連接的方向性，當導向面與錐面完全配合后，導向插銷剛好插入于導向凹槽內，且插針插入于導電套內，實現了電纜母接頭與電纜公接頭的對接；

s3、步驟s2結束后，控制電機正轉，電機帶動絲桿轉動，螺母沿著絲桿向下移動，從而套環向下移動，連桿帶動受力葉片繞其與外殼的鉸接點轉動，以將受力葉片收攏；

s4、智能配水器上的流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器分別檢測注水的流量、注水壓力以及溫度，并將這些參數轉換為電信號，電信號順次經插針電線焊接點、導線、插針、導電套、插孔電線焊接點、電纜最后傳遞給地面監測或控制設備，實現了地面與井下實時通訊，進一步的實現了對注水壓力和流量的控制。

本發明具有以下優點：本發明公母接頭連接牢固、在井下能夠防短路濕插拔、連接效率高、操作簡單；能夠實現地面與井下實時通訊。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為電纜公接頭與電纜母接頭對接的結構示意圖；

圖3為受力葉片收攏狀態的結構示意圖；

圖4為電纜下放機構的結構示意圖；

圖5為電纜下放機構中外殼、半圓形件和受力葉片的安裝示意圖；

圖6為電纜母接頭的結構示意圖；

圖7為電纜公接頭的結構示意圖；

圖8為電纜公接頭與電纜母接頭連接后的半剖示意圖；

圖9為圖8的正視圖；

圖10為圖9的右視圖；

圖中，1-注水管柱，2-水力錨，3-過電纜封隔器，4-智能配水器，5-液壓支撐錨，6-堵頭，7-電纜，8-電纜母接頭，9-電機，10-受力葉片，11-外殼，12-滾輪，13-通槽，14-左半圓形件，15-右半圓形件，16-連桿，17-連接桿，18-螺母，19-絲桿，20-母接頭外殼體，21-插孔絕緣板，22-電磁鐵，23-環形槽，24-導向面，25-導向凹槽，26-插孔，27-插孔電線焊接點，28-導電套，29-電纜公接頭，30-公接頭外殼體，31-插針絕緣板，32-汝鐵硼磁鐵，33-錐面，34-導向插銷，35-插針，36-插針電線焊接點，37-導線，38-密封環i，39-卡簧，40-密封環ii。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護范圍不局限于以下所述：

如圖1~5所示，一種用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接裝置，它包括注水管柱1、依次連接于注水管柱1下端部的水力錨2、過電纜封隔器3、智能配水器4、液壓支撐錨5和堵頭6，所述注水管柱1內設置有電纜下放機構，電纜下放機構包括電纜7、電纜母接頭8、電機9和受力葉片10，電纜7內設置有通訊電纜、控制電纜和動力電纜，電纜7與地面監測和控制設備連接，電纜7的末端套設有外殼11，外殼11的柱面上且沿其圓周方向均勻鉸接有多個受力葉片10，受力葉片10的另一端旋轉安裝有滾輪12，每個滾輪12均與注水管柱1內壁相切，外殼11的兩側均開設有位于受力葉片10上方的通槽13，外殼11的外部套設有左半圓形件14和右半圓形件15，左半圓形件14與右半圓形件15固連，兩個半圓形件組成套環，該套環可沿著外殼11做上下移動，半圓形件上鉸接有連桿16，連桿16的另一端鉸接于受力葉片10上，左半圓形件14和右半圓形件15上均固設有貫穿通槽13的連接桿17，兩個所述連接桿17之間固設有螺母18，電機9固設于外殼11內，電機9的輸出軸處連接有絲桿19，絲桿19與螺母18螺紋連接。當電機9正轉時，電機9帶動絲桿19轉動，螺母18沿著絲桿19向下移動，從而套環向下移動，連桿16帶動受力葉片10繞其與外殼11的鉸接點轉動，此時受力葉片10處于收攏狀態，其目的是給注水提供更大的過水面積，同時減小受力。

如圖6~10所示，所述的電纜母接頭8包括母接頭外殼體20、插孔絕緣板21和電磁鐵22，母接頭外殼體20固設于外殼11底部且與外殼11連通，電磁鐵22設置于插孔絕緣板21的底部，插孔絕緣板21固設于母接頭外殼體20且與母接頭外殼體20內壁之間設置有環形槽23，母接頭外殼體20的底面為斜向左傾斜的導向面24，母接頭外殼體20的右側柱面上開設有導向凹槽25，插孔絕緣板21內開設有垂向設置的插孔26，插孔26的頂部固設有插孔電線焊接點27，插孔26內設置有導電套28，導電套28與插孔電線焊接點27一端固連，插孔電線焊接點27另一端與電纜7連接；

所述注水管柱1內還固設有電纜公接頭29，所述電纜公接頭29包括公接頭外殼體30、插針絕緣板31和汝鐵硼磁鐵32，汝鐵硼磁鐵32為永久磁鐵，插針絕緣板31固設于公接頭外殼體30內，汝鐵硼磁鐵32設置于插針絕緣板31的頂部，公接頭外殼體30的中部設置有與導向面24相配合的錐面33，插針絕緣板31的右側柱面上設置有與導向凹槽25相配合的導向插銷34，插針絕緣板31頂部和底部分別設置有插針35和插針電線焊接點36，插針電線焊接點36與智能配水器4上的傳感器電連接，插針35和插針電線焊接點36之間連接有位于插針絕緣板31內的導線37。

所述的公接頭外殼體30的頂部設置有密封環i38，插孔絕緣板21的柱面上設置有密封環ii40，所述的公接頭外殼體30內固設有卡簧39，插針絕緣板31固設于卡簧39上。所述的密封環i38和密封環ii40能夠防短路濕插拔。

所述的裝置用于智能分層注水的管柱內置測調電纜井下自動連接的方法，它包括以下步驟：

s1、將注水管柱1下入油氣井中；將電纜下放機構的電纜7下入注水管柱1中，所有的滾輪12均與注水管柱1內壁接觸，再向注水管柱1內注水，水流為電纜下放機構提供向下運動的動力，即受力葉片10受到水沖擊后，滾輪12沿著注水管柱1向下移動。受力葉片10的寬度越寬，電纜下放速度也就越快，從而加快了電纜的下放速度；

s2、電纜下入到達預定的深度時，即電纜母接頭8快要接觸到電纜公接頭29時，給電磁鐵22和汝鐵硼磁鐵32通電，電纜母接頭8與電纜公接頭29相互吸引，公接頭外殼體30的上端部插入母接頭外殼體20的環形槽23內，隨后母接頭外殼體20底面的導向面24與公接頭外殼體30中部的錐面33逐漸吻合，能夠保證連接的方向性，當導向面24與錐面33完全配合后，導向插銷34剛好插入于導向凹槽25內，且插針35插入于導電套28內，實現了電纜母接頭與電纜公接頭的對接；導向插銷34與導向凹槽25的配合，能夠避免電纜母接頭與電纜公接頭連接后，在水力沖擊下發生周向位移，而電磁鐵22和汝鐵硼磁鐵32的相吸，能夠避免電纜母接頭與電纜公接頭連接后，在水力沖擊下發生軸向位移，保證了公母接頭連接更加牢固。

、步驟s2結束后，控制電機9正轉，電機9帶動絲桿19轉動，螺母18沿著絲桿19向下移動，從而套環向下移動，連桿16帶動受力葉片10繞其與外殼11的鉸接點轉動，以將受力葉片10收攏；

s4、智能配水器4上的流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器分別檢測注水的流量、注水壓力以及溫度，并將這些參數轉換為電信號，電信號順次經插針電線焊接點36、導線37、插針35、導電套28、插孔電線焊接點27、電纜7最后傳遞給地面監測或控制設備，實現了地面與井下實時通訊，進一步的實現了對注水壓力和流量的控制。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。