一种井下内置式注水流量监测装置
技术领域
本实用新型属于油田智能注水技术领域，具体涉及一种井下内置式注水流量监测装置。
背景技术
石油分层注水技术主要有三个方向，固定式、钢丝投捞、电缆测调为代表的三代分层注水技术，达到了国际领先水平，在支撑油田持续高产稳产、提高水驱采收率等方面发挥了重要作用。随着油田开发的深入，分注井逐年增多，测调工作量大，配套测调费用逐年升高；测调遇阻频发，导致后期检串、带压作业费用高；受压力波动、地层吸水能力变化等因素影响，检配合格率下降快，难以满足油田精细分层注水需要；同时为进一步提高注水数字化水平，探索分层注水新途径，申请人开展了数字式分注工艺研究与试验，在2012-2013年研制了集成孔板流量计的数字式配水器，采用井下无线通讯方式，存在无线通讯状态不稳定和孔板差压流量计易损等问题；在2014-2015年通过优化完善，有效提升了无线通讯效果，缓解了流量计损坏问题，试验过程中通讯不稳定及孔板流量计易损问题仍然比较凸显；在2015-2017年首创瞬时大功率通讯+电动机械定位”无线通讯技术，集成新型环空式电磁流量计，实现了井下稳定无线通讯及分层流量精准测试。该技术虽然免除了人工测调，但仍需定期下电缆录取分层存储数据，始终没有真正摆脱人工测试作业。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型的井下内置式注水流量监测装置目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
本实用新型提出一种井下内置式注水流量监测装置，用于对油管外侧区域注水，包括：
上接头和下接头，所述上接头与所述下接头之间连接有外护筒和过流管，所述外护筒围在所述过流管的外侧，所述外护筒与所述过流管之间形成环形空间，所述过流管的侧壁上设置有入水口，所述入水口连通所述过流管与所述环形空间；
注水组件，所述注水组件固定在所述环形空间内，所述注水组件与所述环形空间相连通，所述注水组件上还设置有出水口，所述外护筒的侧壁设置有侧开口，所述出水口与所述侧开口相连通；
控制器，所述控制器固定在所述环形空间内，所述控制器的信号输入端电连接有油管压力传感器和地层压力传感器，所述控制器的信号输出端与所述注水组件电连接。
可选地，所述注水组件包括可调水嘴，所述可调水嘴的一端连接有直线电机和水嘴测调控制模块。
可选地，所述出水口设置在所述可调水嘴的侧壁上。
可选地，所述所述油管压力传感器设置在所述过流管内。
可选地，所述地层压力传感器设置在所述下接头与所述外护筒之间。
可选地，所述控制器上还连接有检测电路和数据存储与处理模块。
可选地，还包括电池组，所述电池组设置在所述环形空间内，所述电池组与所述注水组件和所述控制器通过电路连接。
本实用新型的井下内置式注水流量监测装置通过上接头和下接头连接在油管中，测通过流体波码远程双向无线通讯方式接收地面指令和向地面发送信息，通过油管压力传感器采集油管内的注水压力，从地层压力传感器检油管外的地层压力，利用注水井节流压差嘴损方程理论建立分层配水器水嘴节流模型，将注水压力和地层压力代入注水井节流压差嘴损方程中，进而计算可调水嘴处的流量，然后与预设地质配注量进行对比，根据对比结果执行水嘴调节过程，确保分层注水量长期达到分层配注要求，并将井下流量、压力等动态数据实时传输至地面，大幅提升分层注水自动化、智能化水平，及时掌握分层注水井的分层测调、水井管理和动态监测数据，为大数据处理与应用奠定了基础。
附图说明
图1是本实用新型的井下内置式注水流量监测装置的内部结构图。
在以上图中：1、上接头；2、下接头；3、外护筒；301、侧开口；4、过流管；401、入水口；5、控制器；6、油管压力传感器；7、地层压力传感器；8、可调水嘴；801、出水口；9、直线电机；10、水嘴测调控制模块；11、检测电路；12、数据存储与处理模块；13、电池组。
以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
参考图1，本实用新型的实施例提出一种井下内置式注水流量监测装置，用于对油管外侧区域注水，包括：上接头1、下接头2、注水组件和控制器5，上接头1与下接头2之间连接有外护筒3和过流管4，外护筒3围在过流管4的外侧，外护筒3与过流管4之间形成环形空间，过流管4的侧壁上设置有入水口401，入水口401连通过流管4与环形空间；注水组件固定在环形空间内，注水组件与环形空间相连通，注水组件上还设置有出水口801，外护筒3的侧壁设置有侧开口301，出水口801与侧开口301相连通；控制器5固定在环形空间内，控制器5的信号输入端电连接有油管压力传感器6和地层压力传感器7，控制器5的信号输出端与注水组件电连接。
油管内注入的水通过过流管4上的入水口401进入环形空间中，并进入注水组件中，再从出水口801和外护筒3上的侧开口301流出，通过调整注水组件上的出水口801的大小即可控制分层注水流量。在工作时，控制器5通过油管压力传感器6接收地面传输的流体波码，以此获得地面控制指令，然后将油管压力传感器6和地层压力传感器7的检测压力数值带入注水井节流压差嘴损方程理论，进而计算注水组件的出水口801的流量，然后与预设地质配注量进行对比，并通过控制器5控制注水组件调节注水流量，确保分层注水量长期达到分层配注要求，并将井下流量、压力等动态数据通过压力波码实时传输至地面，大幅提升分层注水自动化、智能化水平，及时掌握分层注水井的分层测调、水井管理和动态监测数据，为大数据处理与应用奠定了基础。已知注水井节流压差嘴损方程为：
其中：P1由油管压力传感器检测的压力值；P2为地层压力传感器检测的压力值；W为注水器的水嘴面积梯度；Cd为注水速度系数；Xv为注水组件中的可调水嘴位移量；ρ为密度，Q为分层注水流量。
实施例2
参考图1，在实施例1的基础上，注水组件包括可调水嘴8，可调水嘴8的一端连接有直线电机9和水嘴测调控制模块10。
直线电机9可带动可调水嘴8内的传动机构对出水口801的大小进行改变，水嘴测调控制模块10可检测可调水嘴8的开度和存储开度数据，将计算得出的分层流量与设置流量进行对比分析，若满足分层配注量合格标准，则不调解可调水嘴8，若不满足分层配注量合格标准，则水嘴测调控制模块10向直线电机9发送指令，对可调水嘴8上的出水口801的开度进行调控，直至达到分层配注量合格标准。
实施例3
参考图1，在实施例2的基础上，出水口801设置在可调水嘴8的侧壁上。
可调水嘴8的一端插接在上接头1的内端，另一端与直线电机9相连接，其侧壁上的出水口801与外护筒3上的侧开口301相导通，可向油管外注水。
实施例4
参考图1，在实施例1的基础上，油管压力传感器6设置在过流管4内。
过流管4内的压力与环形空间内的压力相等，在过流管4上设置监测孔，将油管压力传感器6的检测头通过检测孔伸入过流管4的内侧，直接监测过流管4内的压力，可准确接收压力波码信号。
实施例5
参考图1，在实施例1的基础上，地层压力传感器7设置在下接头2与外护筒3之间。
下接头2的上端通过外螺纹与外护筒3相连接，下接头2的上端与外护筒3之间设置密封环，在下接头2与外护筒3之间设置地层压力传感器7，压力传感器7位于密封环的下方，地层压力传感器7可通过螺纹间隙检测到油管外侧的地层压力，地层即为出水口801的外部的压力。
实施例6
参考图1，在实施例1的基础上，控制器5上还连接有检测电路11和数据存储与处理模块12。
数据存储与处理模块12与检测电路11丝扣连接，在环形空间内并列分布，同时实现电连接，同时接收油管压力传感器6与地层压力传感器7所监测的信号，检测电路11对油管压力传感器6与地层压力传感器7的信号进行处理，将物理信号转换成模电信号，数据存储与处理模块12可将模电信号转换成数字信号，并可对数字信号进行存储。检测电路11和数据存储与处理模块12均为现有技术。
实施例7
参考图1，在实施例6的基础上，还包括电池组13，电池组13设置在环形空间内，电池组13与注水组件和控制器5通过电路连接。
电池组13为高性能电池组，可同时为控制器5、注水组件、检测电路11和数据存储与处理模块12供电五年以上时间。
实施例8
参考图1，在实施例7的基础上，电池组13、控制器5和检测电路11与数据存储与处理模块12和注水组件并列设置在环形空间内，并通过电路相连接。
在外护筒3与过流管4之间的环形空间内并列设置电池组13、控制器5和检测电路11与数据存储与处理模块12和注水组件，可有效节省空间，降低本装置的长度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
