本發(fā)明涉及石油開采的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于智能分層注水的管柱內(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)連接裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著油氣田注水開發(fā)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(jìn)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(qiáng)，最終保證各類油層都能發(fā)揮作用。分層注水時(shí)各個(gè)注水層的注水流量、壓力等情況難以在地面實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。

為解決以上問題，會(huì)在油氣井內(nèi)安裝公接頭，在電纜頭部安裝母接頭，工作時(shí)，先下入電纜，到達(dá)一定深度后，將母接頭與公接頭對接，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)測及控制設(shè)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(jīng)電纜傳遞到地面設(shè)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(zhǔn)確對接。即使能夠?qū)⒐^和母頭連接，注水時(shí)在水壓作用下，公頭與母頭連接不穩(wěn)固。因此急需一套裝置能夠?qū)崿F(xiàn)地面與井下實(shí)時(shí)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)地面與井下實(shí)時(shí)通訊，提供一種結(jié)構(gòu)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(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)連接裝置及方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種用于智能分層注水的管柱內(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)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(nèi)設(shè)置有電纜下放機(jī)構(gòu)，電纜下放機(jī)構(gòu)包括電纜、電纜母接頭、電機(jī)和受力葉片，電纜的末端套設(shè)有外殼，外殼的柱面上且沿其圓周方向均勻鉸接有多個(gè)受力葉片，受力葉片的另一端旋轉(zhuǎn)安裝有滾輪，每個(gè)滾輪均與注水管柱內(nèi)壁相切，外殼的兩側(cè)均開設(shè)有位于受力葉片上方的通槽，外殼的外部套設(shè)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(shè)有貫穿通槽的連接桿，兩個(gè)所述連接桿之間固設(shè)有螺母，電機(jī)固設(shè)于外殼內(nèi)，電機(jī)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(shè)于外殼底部且與外殼連通，電磁鐵設(shè)置于插孔絕緣板的底部，插孔絕緣板固設(shè)于母接頭外殼體且與母接頭外殼體內(nèi)壁之間設(shè)置有環(huán)形槽，母接頭外殼體的底面為斜向左傾斜的導(dǎo)向面，母接頭外殼體的右側(cè)柱面上開設(shè)有導(dǎo)向凹槽，插孔絕緣板內(nèi)開設(shè)有垂向設(shè)置的插孔，插孔的頂部固設(shè)有插孔電線焊接點(diǎn)，插孔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電套，導(dǎo)電套與插孔電線焊接點(diǎn)一端固連，插孔電線焊接點(diǎn)另一端與電纜連接；

所述注水管柱內(nèi)還固設(shè)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(shè)于公接頭外殼體內(nèi)，汝鐵硼磁鐵設(shè)置于插針絕緣板的頂部，公接頭外殼體的中部設(shè)置有與導(dǎo)向面相配合的錐面，插針絕緣板的右側(cè)柱面上設(shè)置有與導(dǎo)向凹槽相配合的導(dǎo)向插銷，插針絕緣板頂部和底部分別設(shè)置有插針和插針電線焊接點(diǎn)，插針電線焊接點(diǎn)與智能配水器上的傳感器電連接，插針和插針電線焊接點(diǎn)之間連接有位于插針絕緣板內(nèi)的導(dǎo)線。

所述的公接頭外殼體的頂部設(shè)置有密封環(huán)i。

所述的公接頭外殼體內(nèi)固設(shè)有卡簧。

所述的插針絕緣板固設(shè)于卡簧上。

所述的插孔絕緣板的柱面上設(shè)置有密封環(huán)ii。

所述的電纜內(nèi)設(shè)置有通訊電纜、控制電纜和動(dòng)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(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)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(jī)構(gòu)的電纜下入注水管柱中，所有的滾輪均與注水管柱內(nèi)壁接觸，再向注水管柱內(nèi)注水，水流為電纜下放機(jī)構(gòu)提供向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，即受力葉片受到水沖擊后，滾輪沿著注水管柱向下移動(dòng)；

s2、電纜下入到達(dá)預(yù)定的深度時(shí)，即電纜母接頭快要接觸到電纜公接頭時(shí)，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(huán)形槽內(nèi)，隨后母接頭外殼體底面的導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)向面與錐面完全配合后，導(dǎo)向插銷剛好插入于導(dǎo)向凹槽內(nèi)，且插針插入于導(dǎo)電套內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了電纜母接頭與電纜公接頭的對接；

s3、步驟s2結(jié)束后，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母沿著絲桿向下移動(dòng)，從而套環(huán)向下移動(dòng)，連桿帶動(dòng)受力葉片繞其與外殼的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號順次經(jīng)插針電線焊接點(diǎn)、導(dǎo)線、插針、導(dǎo)電套、插孔電線焊接點(diǎn)、電纜最后傳遞給地面監(jiān)測或控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了地面與井下實(shí)時(shí)通訊，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了對注水壓力和流量的控制。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)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?qū)崿F(xiàn)地面與井下實(shí)時(shí)通訊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電纜公接頭與電纜母接頭對接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為受力葉片收攏狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為電纜下放機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為電纜下放機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為電纜公接頭的結(jié)構(gòu)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(jī)，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(huán)形槽，24-導(dǎo)向面，25-導(dǎo)向凹槽，26-插孔，27-插孔電線焊接點(diǎn)，28-導(dǎo)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(dǎo)向插銷，35-插針，36-插針電線焊接點(diǎn)，37-導(dǎo)線，38-密封環(huán)i，39-卡簧，40-密封環(huán)ii。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)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(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)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(nèi)設(shè)置有電纜下放機(jī)構(gòu)，電纜下放機(jī)構(gòu)包括電纜7、電纜母接頭8、電機(jī)9和受力葉片10，電纜7內(nèi)設(shè)置有通訊電纜、控制電纜和動(dòng)力電纜，電纜7與地面監(jiān)測和控制設(shè)備連接，電纜7的末端套設(shè)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(gè)受力葉片10，受力葉片10的另一端旋轉(zhuǎn)安裝有滾輪12，每個(gè)滾輪12均與注水管柱1內(nèi)壁相切，外殼11的兩側(cè)均開設(shè)有位于受力葉片10上方的通槽13，外殼11的外部套設(shè)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(gè)半圓形件組成套環(huán)，該套環(huán)可沿著外殼11做上下移動(dòng)，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(shè)有貫穿通槽13的連接桿17，兩個(gè)所述連接桿17之間固設(shè)有螺母18，電機(jī)9固設(shè)于外殼11內(nèi)，電機(jī)9的輸出軸處連接有絲桿19，絲桿19與螺母18螺紋連接。當(dāng)電機(jī)9正轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)9帶動(dòng)絲桿19轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母18沿著絲桿19向下移動(dòng)，從而套環(huán)向下移動(dòng)，連桿16帶動(dòng)受力葉片10繞其與外殼11的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)受力葉片10處于收攏狀態(tài)，其目的是給注水提供更大的過水面積，同時(shí)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(shè)于外殼11底部且與外殼11連通，電磁鐵22設(shè)置于插孔絕緣板21的底部，插孔絕緣板21固設(shè)于母接頭外殼體20且與母接頭外殼體20內(nèi)壁之間設(shè)置有環(huán)形槽23，母接頭外殼體20的底面為斜向左傾斜的導(dǎo)向面24，母接頭外殼體20的右側(cè)柱面上開設(shè)有導(dǎo)向凹槽25，插孔絕緣板21內(nèi)開設(shè)有垂向設(shè)置的插孔26，插孔26的頂部固設(shè)有插孔電線焊接點(diǎn)27，插孔26內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電套28，導(dǎo)電套28與插孔電線焊接點(diǎn)27一端固連，插孔電線焊接點(diǎn)27另一端與電纜7連接；

所述注水管柱1內(nèi)還固設(shè)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(shè)于公接頭外殼體30內(nèi)，汝鐵硼磁鐵32設(shè)置于插針絕緣板31的頂部，公接頭外殼體30的中部設(shè)置有與導(dǎo)向面24相配合的錐面33，插針絕緣板31的右側(cè)柱面上設(shè)置有與導(dǎo)向凹槽25相配合的導(dǎo)向插銷34，插針絕緣板31頂部和底部分別設(shè)置有插針35和插針電線焊接點(diǎn)36，插針電線焊接點(diǎn)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(diǎn)36之間連接有位于插針絕緣板31內(nèi)的導(dǎo)線37。

所述的公接頭外殼體30的頂部設(shè)置有密封環(huán)i38，插孔絕緣板21的柱面上設(shè)置有密封環(huán)ii40，所述的公接頭外殼體30內(nèi)固設(shè)有卡簧39，插針絕緣板31固設(shè)于卡簧39上。所述的密封環(huán)i38和密封環(huán)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(nèi)置測調(diào)電纜井下自動(dòng)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(jī)構(gòu)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(nèi)壁接觸，再向注水管柱1內(nèi)注水，水流為電纜下放機(jī)構(gòu)提供向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(dòng)。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(dá)預(yù)定的深度時(shí)，即電纜母接頭8快要接觸到電纜公接頭29時(shí)，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(huán)形槽23內(nèi)，隨后母接頭外殼體20底面的導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)向面24與錐面33完全配合后，導(dǎo)向插銷34剛好插入于導(dǎo)向凹槽25內(nèi)，且插針35插入于導(dǎo)電套28內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了電纜母接頭與電纜公接頭的對接；導(dǎo)向插銷34與導(dǎo)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(fā)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(fā)生軸向位移，保證了公母接頭連接更加牢固。

、步驟s2結(jié)束后，控制電機(jī)9正轉(zhuǎn)，電機(jī)9帶動(dòng)絲桿19轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母18沿著絲桿19向下移動(dòng)，從而套環(huán)向下移動(dòng)，連桿16帶動(dòng)受力葉片10繞其與外殼11的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號順次經(jīng)插針電線焊接點(diǎn)36、導(dǎo)線37、插針35、導(dǎo)電套28、插孔電線焊接點(diǎn)27、電纜7最后傳遞給地面監(jiān)測或控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了地面與井下實(shí)時(shí)通訊，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了對注水壓力和流量的控制。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。