[发明专利]一种井下多级流量控制系统、方法及应用

说明书

本发明属于石油工程技术领域，公开了一种井下多级流量控制系统、方法及应用，上接头与上阀体螺纹连接，上阀体和下阀体螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯；阀芯设置有上阀芯，上阀芯通过悬挂套与下阀芯连接，上阀芯上端安装有阀芯位置检测装置。本发明采用光纤光栅传感器，在井下环境中信号传输几乎不受影响；利用弹簧和弹性体将阀芯的轴向位移直接转化成光栅的形变量，在地面对输出光纤的波长偏移量进行解调和转化，得到阀芯在阀体内的精确位置。本发明利用锁定球和悬挂套对阀口实现机械锁定，结构简单，可靠性高；同时本发明在阀口处设计金属接触密封，可以更好的适应阀口处复杂的工作环境，提高装置的可靠性。

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种井下多级流量控制系统、方法及应用。

背景技术

目前，井下流量控制装置是智能井生产控制系统的核心执行部件，主要用于关闭、开启或调节一个或者多个储层。根据控制方式的不同，可分为液控式和电控式。液控式的控制可靠、不受井深限制，控制力矩大；电控式在井下环境中存在寿命短、故障率高等问题。

现有的井下流量控制装置存在控制精度不高的问题，主要是由于(1)流量控制装置通常安放在几百米到几千米深的油井中，操作人员无法直接获取流量控制装置阀芯的具体位置；(2)流量控制装置的阀口处工作环境复杂，长期处于腐蚀环境中，还受到流体的冲蚀和固体颗粒的冲刷，传统的橡胶密封已经不能很好的满足使用要求。现有的井下流量控制装置存在关闭状态下无法完全锁紧的问题。当一个储层不具备开采条件或失去开采价值时，要将控制该储层的流量控制装置完全关闭，防止流体窜层。流量控制阀关闭后，不会再继续向它通高压油维持关闭状态，但它还处于油管中其他储层流体的压力环境中，因此必须通过简单、可靠的机械锁定装置将阀口完全锁紧。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的井下流量控制装置阀口控制精度不高；同时现有的井下流量控制装置在关闭状态下无法完全锁紧。

解决以上问题及缺陷的难度为：如何精确控制阀口开度大小，并获取阀芯位置并传导到地面控制系统，以及阀口开度到位后的锁定是关键问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：注水井精确控制需要满足阀口档位在25档以上，现有流量控制装置最多在8个档位，远不能满足现场需要，能够实现阀口开度无级控制，可以实现精细注水，对于提高采收率具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种井下多级流量控制系统、方法及应用。本发明结构简单、工作可靠，适用于智能井；同时能够精细控制阀口流量，避免出现流体泄漏。

本发明是这样实现的，一种井下多级流量控制系统，所述井下多级流量控制系统设置有：

上接头；

上接头与上阀体螺纹连接，上阀体和下阀体螺纹连接后形成内腔，内腔中安装有阀芯；

阀芯设置有上阀芯，上阀芯通过悬挂套与下阀芯连接，上阀芯上端安装有阀芯位置检测装置。

进一步，所述上阀芯与上阀体之间卡接有第一O形密封圈，上阀芯与下阀体之间安装有第二O形密封圈、卡簧沟槽和弹性卡簧；

上阀体下端设置有内螺纹，下阀体上端设置有外螺纹，下阀体通过螺纹与上阀体连接；下阀体底部设置内螺纹，与常用油管螺纹连接；

上阀芯为中部外侧有一段阶梯凸台的圆柱壳体，中部与上阀体配合形成环形密封腔，安装在凸台下方的轴用活塞将该环形密封圈分成上下两部分，分别与上阀体上的上、下液压通道连通；

上阀芯的底端外侧设置有卡簧沟槽，用于安装轴用弹性卡簧，可与下阀体内侧的卡簧沟槽配合，实现流量的多级控制；

上阀芯底端内侧有内螺纹，可与悬挂套螺纹连接。

进一步，所述下阀体与下阀芯之间卡接有第四O形密封圈，下阀体底侧设置有一处金属接触密封；