[发明专利]一种自发电式智能无线配水器

说明书

一种自发电式智能无线配水器。包括涡轮压电混合式发电装置、声波收发装置以及温度、压力、流量信号采集和处理系统，以及数控堵塞器；其中，涡轮压电混合式发电装置，用于将注入水的动能通过发电机和压电装置转化为电能；所述声波收发装置用于实现远程无线双向通信；所述数控堵塞器为磁力耦合传动，且可将高扭矩直流电机的触发转化为软启动，将动密封转化为静密封，用来完成对流量出口大小的调节。本种配水器解决了现有注水工艺中需要起注水管柱、无法建立通讯以及无法自供电等问题，可以提高注采效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于油田注水开采领域中的配水器。

背景技术

在油田，油藏按层发布，各层吸水效果差异很大，只有分层注水才能解决各层注水不均衡问题。分层注水工艺进入了智能测调时代，以“桥式偏心+钢管电缆直读测调”为主体的智能化分层注水技术，在油田注水中已得到大规模推广应用，大幅度提高了注水井测调效率，缩短了测调时间。但是，目前的分层注水工艺技术水平仍然面临较多的问题：测调周期逐年缩短、层间矛盾加剧、无法进行油藏模拟等，为了进一步满足生产要求，有必要发展智能化分层注水技术，扩大注入水的波及体积，提高注水驱油效率，实现对注水层的精细控水。

目前，国内智能分注工艺主要有三种：第一种是可投捞式实时监测分层注水工艺技术，主要适用于直井分层注水，配水器可投捞更换，发生故障或更换电池时无须起管柱；第二种是可充电式分层注水工艺技术，可以下人充电设备对电池进行充电，不需要投捞配水器，实现了连续监测、加密测调同期等功能。第三种是预置电缆实时监测分层注水技术，在完井时候将电缆随管柱下人，长期放在井下，地面实时读取数据,并随时调整配水量。

配水器是实现分层注水工艺的核心设备，目前批量投入使用的配水器存在普遍需要投捞配水器芯体、需要起注水管柱、无法建立通讯、无法自供电等难以克服的问题，对生产而言就是作业复杂、成功率低、效率低、成本高、因作业力量不足而无法满足需求等。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种自发电式智能无线配水器，解决了注水工艺中需要起注水管柱、无法建立通讯、无法自供电等问题，大大提高注采效率。

本发明的技术方案是：该种自发电式智能无线配水器包括：上接头、发电装置、连接主体、中心管、涡街流量计、数控堵塞器、电池组、下接头、温度传感器、上压力传感器、下压力传感器、控制板、声波收发装置。其中发电装置一端与上接头螺纹连接，另一端与连接主体螺纹连接，连接主体与下接头通过外套筒实现连接固定，两端连接处通过螺纹和O型圈的组合实现密封固定，并将中心管和涡街流量计在二者之间压紧，中心管和涡街流量计两端设有密封圈完成其密封，在外套筒与中心管中间形成环形密封腔体，温度传感器、控制板、下压力传感器依次通过螺纹连接固定在下接头端面上，上压力传感器、声波收发装置、电池组依次通过螺纹连接固定在连接主体下端面上。

所述发电装置包括：中心流管、固定叶轮、发电组外壳、旋转叶轮、压电拨片、压电触头、发电机齿轮、主动齿轮、发电机。其中，上接头与发电组外壳203螺纹连接，发电组外壳与连接主体螺纹连接；中心流管与连接主体螺纹连接并插接在上接头上，固定叶轮叶片如图3所示内封装有压电陶瓷板如图4所示并焊接在固定叶轮的管壁上，固定叶轮与中心流管焊接在一起，液流通过冲击固定叶轮激励压电陶瓷板产生电能；旋转叶轮底部设有主动齿轮，主动齿轮与发电机齿轮啮合，发电机插套在连接主体上的三号孔和四号孔上，固定发电机；旋转叶轮中部设有压电触头，安装时，压电触头通过压迫压电拨片底部使其弯曲变形，压电拨片内设有压电陶瓷安装孔，压电陶瓷片如图7所示依次插入压电陶瓷安装孔，密封环如图8所示通过焊接将压电陶瓷密封在压电拨片内，压电拨片通过双头螺栓固定在连接主体上；工作时，液流经过固定叶轮后形成稳定流场，通冲击旋转叶轮使其转动，并带动发电机上的电机齿轮转动，使发电机发电，与此同时，压电触头绕中心轴线转动依次拨动压电拨片使其振动产生电能，最终液流一部分通过出水口进入中心流道，另一部分进入涡街流量计管道通向堵塞器。