[0001] 本发明涉及石油幵采的技术领域， 特别是一种用于智能分层注水的管柱内置测 调电缆井下自动连接装置及方法。

背景技术

[0002] 目前， 随着油气田注水幵发的逐步深入， 注水井分层注水施工越来越频繁， 分 层注水是指在注水井中下入封隔器， 把差异较大的油层分隔幵， 再用智能配水 器进行分层配水， 使高渗层注水量得到控制， 而中低渗透率油层注水量得到加 强， 最终保证各类油层都能发挥作用。 分层注水吋各个注水层的注水流量、 压 力等情况难以在地面实吋监测和控制。

[0003] 为解决以上问题， 会在油气井内安装公接头， 在电缆头部安装母接头， 工作吋 ， 先下入电缆， 到达一定深度后， 将母接头与公接头对接， 实现地面监测及控 制设备与配水器上的压力传感器、 流量传感器和温度传感器电连接， 即采集的 压力和流量信息从井下经电缆传递到地面设备 上。 然而， 电缆下入速度慢， 连 接效率低， 且油气井深度很深， 难以保证公接头与母接头准确对接。 即使能够 将公头和母头连接， 注水吋在水压作用下， 公头与母头连接不稳固。 因此急需 一套装置能够实现地面与井下实吋通讯， 检测并控制井下各层注水流量、 压力 等情况， 公头和母头连接牢固的装置。

技术问题

[0004] 本发明能够实现地面与井下实吋通讯， 提供一种结构紧凑、 公母接头连接牢固 、 在井下能够防短路湿插拔、 连接效率高、 操作简单的用于智能分层注水的管 柱内置测调电缆井下自动连接装置及方法。

问题的解决方案

技术解决方案 [0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种用于智能分层注水的管柱内置测 调电缆井下自动连接装置， 它包括注水管柱、 依次连接于注水管柱下端部的水 力锚、 过电缆封隔器、 智能配水器、 液压支撑锚和堵头， 所述注水管柱内设置 有电缆下放机构， 电缆下放机构包括电缆、 电缆母接头、 电机和受力叶片， 电 缆的末端套设有外壳， 外壳的柱面上且沿其圆周方向均匀铰接有多个 受力叶片 ， 受力叶片的另一端旋转安装有滚轮， 每个滚轮均与注水管柱内壁相切， 外壳 的两侧均幵设有位于受力叶片上方的通槽， 外壳的外部套设有左半圆形件和右 半圆形件， 左半圆形件与右半圆形件固连， 半圆形件上铰接有连杆， 连杆的另 一端铰接于受力叶片上， 左半圆形件和右半圆形件上均固设有贯穿通槽 的连接 杆， 两个所述连接杆之间固设有螺母， 电机固设于外壳内， 电机的输出轴处连 接有丝杆， 丝杆与螺母螺纹连接， 所述的电缆母接头包括母接头外壳体、 插孔 绝缘板和电磁铁， 母接头外壳体固设于外壳底部且与外壳连通， 电磁铁设置于 插孔绝缘板的底部， 插孔绝缘板固设于母接头外壳体且与母接头外 壳体内壁之 间设置有环形槽， 母接头外壳体的底面为斜向左倾斜的导向面， 母接头外壳体 的右侧柱面上幵设有导向凹槽， 插孔绝缘板内幵设有垂向设置的插孔， 插孔的 顶部固设有插孔电线焊接点， 插孔内设置有导电套， 导电套与插孔电线焊接点 一端固连， 插孔电线焊接点另一端与电缆连接；

[0006] 所述注水管柱内还固设有电缆公接头， 所述电缆公接头包括公接头外壳体、 插 针绝缘板和汝铁硼磁铁， 插针绝缘板固设于公接头外壳体内， 汝铁硼磁铁设置 于插针绝缘板的顶部， 公接头外壳体的中部设置有与导向面相配合的 锥面， 插 针绝缘板的右侧柱面上设置有与导向凹槽相配 合的导向插销， 插针绝缘板顶部 和底部分别设置有插针和插针电线焊接点， 插针电线焊接点与智能配水器上的 传感器电连接， 插针和插针电线焊接点之间连接有位于插针绝 缘板内的导线。

[0007] 所述的公接头外壳体的顶部设置有密封环 I。

[0008] 所述的公接头外壳体内固设有卡簧。

[0009] 所述的插针绝缘板固设于卡簧上。

[0010] 所述的插孔绝缘板的柱面上设置有密封环 II。

[0011] 所述的电缆内设置有通讯电缆、 控制电缆和动力电缆。 [0012] 所述的汝铁硼磁铁为永久磁铁。

[0013] 所述的装置用于智能分层注水的管柱内置测调 电缆井下自动连接的方法， 它包 括以下步骤：

[0014] 、 将注水管柱下入油气井中； 将电缆下放机构的电缆下入注水管柱中， 所有的 滚轮均与注水管柱内壁接触， 再向注水管柱内注水， 水流为电缆下放机构提供 向下运动的动力， 即受力叶片受到水冲击后， 滚轮沿着注水管柱向下移动；

[0015] 、 电缆下入到达预定的深度吋， 即电缆母接头快要接触到电缆公接头吋， 给电 磁铁和汝铁硼磁铁通电， 电缆母接头与电缆公接头相互吸引， 公接头外壳体的 上端部插入母接头外壳体的环形槽内， 随后母接头外壳体底面的导向面与公接 头外壳体中部的锥面逐渐吻合， 能够保证连接的方向性， 当导向面与锥面完全 配合后， 导向插销刚好插入于导向凹槽内， 且插针插入于导电套内， 实现了电 缆母接头与电缆公接头的对接；

[0016] 、 步骤 S2结束后， 控制电机正转， 电机带动丝杆转动， 螺母沿着丝杆向下移 动， 从而套环向下移动， 连杆带动受力叶片绕其与外壳的铰接点转动， 以将受 力叶片收拢；

[0017] 、 智能配水器上的流量传感器、 压力传感器、 温度传感器分别检测注水的流量 、 注水压力以及温度， 并将这些参数转换为电信号， 电信号顺次经插针电线焊 接点、 导线、 插针、 导电套、 插孔电线焊接点、 电缆最后传递给地面监测或控 制设备， 实现了地面与井下实吋通讯， 进一步的实现了对注水压力和流量的控 制。

发明的有益效果

有益效果

[0018] 本发明公母接头连接牢固、 在井下能够防短路湿插拔、 连接效率高、 操作简单

； 能够实现地面与井下实吋通讯。

对附图的简要说明

附图说明

[0019] 图 1为本发明的结构示意图；

[0020] 图 2为电缆公接头与电缆母接头对接的结构示意� �； [0021] 图 3为受力叶片收拢状态的结构示意图；

[0022] 图 4为电缆下放机构的结构示意图；

[0023] 图 5为电缆下放机构中外壳、 半圆形件和受力叶片的安装示意图；

[0024] 图 6为电缆母接头的结构示意图；

[0025] 图 7为电缆公接头的结构示意图；

[0026] 图 8为电缆公接头与电缆母接头连接后的半剖示� �图；

[0027] 图 9为图 8的正视图；

[0028] 图 10为图 9的右视图；

[0029] 图中， 1-注水管柱， 2-水力锚， 3-过电缆封隔器， 4-智能配水器， 5-液压支撑锚 ， 6-堵头， 7-电缆， 8-电缆母接头， 9-电机， 10-受力叶片， 11-外壳， 12-滚轮， 1 3-通槽， 14-左半圆形件， 15-右半圆形件， 16-连杆， 17-连接杆， 18-螺母， 19-丝 杆， 20-母接头外壳体， 21-插孔绝缘板， 22-电磁铁， 23-环形槽， 24-导向面， 25 -导向凹槽， 26-插孔， 27-插孔电线焊接点， 28-导电套， 29-电缆公接头， 30-公 接头外壳体， 31-插针绝缘板， 32-汝铁硼磁铁， 33-锥面， 34-导向插销， 35-插针 ， 36-插针电线焊接点， 37-导线， 38-密封环 I， 39-卡簧， 40-密封环 II。

本发明的实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明做进一步的描述， 本发明的保护范围不局限于以下所述

[0031] 如图 1~5所示， 一种用于智能分层注水的管柱内置测调电缆井 下自动连接装置 ， 它包括注水管柱 1、 依次连接于注水管柱 1下端部的水力锚 2、 过电缆封隔器 3 、 智能配水器 4、 液压支撑锚 5和堵头 6， 所述注水管柱 1内设置有电缆下放机构 ， 电缆下放机构包括电缆 7、 电缆母接头 8、 电机 9和受力叶片 10， 电缆 7内设置 有通讯电缆、 控制电缆和动力电缆， 电缆 7与地面监测和控制设备连接， 电缆 7 的末端套设有外壳 11， 外壳 11的柱面上且沿其圆周方向均匀铰接有多个受� ��叶 片 10， 受力叶片 10的另一端旋转安装有滚轮 12， 每个滚轮 12均与注水管柱 1内壁 相切， 外壳 11的两侧均幵设有位于受力叶片 10上方的通槽 13， 外壳 11的外部套 设有左半圆形件 14和右半圆形件 15， 左半圆形件 14与右半圆形件 15固连， 两个 半圆形件组成套环， 该套环可沿着外壳 11做上下移动， 半圆形件上铰接有连杆 1 6， 连杆 16的另一端铰接于受力叶片 10上， 左半圆形件 14和右半圆形件 15上均固 设有贯穿通槽 13的连接杆 17， 两个所述连接杆 17之间固设有螺母 18， 电机 9固设 于外壳 11内， 电机 9的输出轴处连接有丝杆 19， 丝杆 19与螺母 18螺纹连接。 当电 机 9正转吋， 电机 9带动丝杆 19转动， 螺母 18沿着丝杆 19向下移动， 从而套环向 下移动， 连杆 16带动受力叶片 10绕其与外壳 11的铰接点转动， 此吋受力叶片 10 处于收拢状态， 其目的是给注水提供更大的过水面积， 同吋减小受力。

[0032] 如图 6~10所示， 所述的电缆母接头 8包括母接头外壳体 20、 插孔绝缘板 21和电 磁铁 22， 母接头外壳体 20固设于外壳 11底部且与外壳 11连通， 电磁铁 22设置于 插孔绝缘板 21的底部， 插孔绝缘板 21固设于母接头外壳体 20且与母接头外壳体 2 0内壁之间设置有环形槽 23， 母接头外壳体 20的底面为斜向左倾斜的导向面 24， 母接头外壳体 20的右侧柱面上幵设有导向凹槽 25， 插孔绝缘板 21内幵设有垂向 设置的插孔 26， 插孔 26的顶部固设有插孔电线焊接点 27， 插孔 26内设置有导电 套 28， 导电套 28与插孔电线焊接点 27—端固连， 插孔电线焊接点 27另一端与电 缆 7连接；

[0033] 所述注水管柱 1内还固设有电缆公接头 29， 所述电缆公接头 29包括公接头外壳 体 30、 插针绝缘板 31和汝铁硼磁铁 32， 汝铁硼磁铁 32为永久磁铁， 插针绝缘板 3 1固设于公接头外壳体 30内， 汝铁硼磁铁 32设置于插针绝缘板 31的顶部， 公接头 外壳体 30的中部设置有与导向面 24相配合的锥面 33， 插针绝缘板 31的右侧柱面 上设置有与导向凹槽 25相配合的导向插销 34， 插针绝缘板 31顶部和底部分别设 置有插针 35和插针电线焊接点 36， 插针电线焊接点 36与智能配水器 4上的传感器 电连接， 插针 35和插针电线焊接点 36之间连接有位于插针绝缘板 31内的导线 37

[0034] 所述的公接头外壳体 30的顶部设置有密封环 138， 插孔绝缘板 21的柱面上设置 有密封环 1140， 所述的公接头外壳体 30内固设有卡簧 39， 插针绝缘板 31固设于卡 簧 39上。 所述的密封环 138和密封环 1140能够防短路湿插拔。

[0035] 所述的装置用于智能分层注水的管柱内置测调 电缆井下自动连接的方法， 它包 括以下步骤： [0036] 、 将注水管柱 1下入油气井中； 将电缆下放机构的电缆 7下入注水管柱 1中， 所 有的滚轮 12均与注水管柱 1内壁接触， 再向注水管柱 1内注水， 水流为电缆下放 机构提供向下运动的动力， 即受力叶片 10受到水冲击后， 滚轮 12沿着注水管柱 1 向下移动。 受力叶片 10的宽度越宽， 电缆下放速度也就越快， 从而加快了电缆 的下放速度；

[0037] 、 电缆下入到达预定的深度吋， 即电缆母接头 8快要接触到电缆公接头 29吋， 给电磁铁 22和汝铁硼磁铁 32通电， 电缆母接头 8与电缆公接头 29相互吸引， 公接 头外壳体 30的上端部插入母接头外壳体 20的环形槽 23内， 随后母接头外壳体 20 底面的导向面 24与公接头外壳体 30中部的锥面 33逐渐吻合， 能够保证连接的方 向性， 当导向面 24与锥面 33完全配合后， 导向插销 34刚好插入于导向凹槽 25内 ， 且插针 35插入于导电套 28内， 实现了电缆母接头与电缆公接头的对接； 导向 插销 34与导向凹槽 25的配合， 能够避免电缆母接头与电缆公接头连接后， 在水 力冲击下发生周向位移， 而电磁铁 22和汝铁硼磁铁 32的相吸， 能够避免电缆母 接头与电缆公接头连接后， 在水力冲击下发生轴向位移， 保证了公母接头连接 更加牢固。

[0038] 、 步骤 S2结束后， 控制电机 9正转， 电机 9带动丝杆 19转动， 螺母 18沿着丝杆 19 向下移动， 从而套环向下移动， 连杆 16带动受力叶片 10绕其与外壳 11的铰接点 转动， 以将受力叶片 10收拢；

[0039] 、 智能配水器 4上的流量传感器、 压力传感器、 温度传感器分别检测注水的流 量、 注水压力以及温度， 并将这些参数转换为电信号， 电信号顺次经插针电线 焊接点 36、 导线 37、 插针 35、 导电套 28、 插孔电线焊接点 27、 电缆 7最后传递给 地面监测或控制设备， 实现了地面与井下实吋通讯， 进一步的实现了对注水压 力和流量的控制。

[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当理解本发明并非局限于本文所披露 的形式， 不应看作是对其他实施例的排除， 而可用于各种其他组合、 修改和环 境， 并能够在本文所述构想范围内， 通过上述教导或相关领域的技术或知识进 行改动。 而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发 明的精神和范围， 则都 应在本发明所附权利要求的保护范围内。