【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气领域智能分层注水，具体涉及一种应用于波码分注井的井下注水工具及其使用方法。
技术介绍
1、随着油气田的不断开发，油层的压力和含油量的不断下降，油井的产量不断的减小，甚至会停产，导致部分地层大量原油无法开采出来，造成资源浪费。为了弥补由于原油开采而导致的地层亏空，实现油田高产、稳产，所以必须给油层进行注水，保证油层压力。然而由于油层压力或孔隙度等因素的影响，油层产出不一致，各油层注水也不相同，因此需要对油层出液量和注水量进行精细控制，从而提高采油率。
2、目前石油领域常用的配水工具主要分为传统的投捞水嘴式配水器、边测边调配水器、有缆式智能配水器、无缆式智能配水器(无线通信短接传输和压力波传输)等几种。
3、井下工具与地面进行的数据指令通信方式有：有缆式通信、利用通信短节通信、波码通信。有缆式通信时通过下工具是预先安装电缆，将井下工具与地面设备连接起来，施工难度大、成本高。下通信短节通信的方式每次通信均需利用测井车，测试调节成本高。
4、波码通信方式属于无线通信方式，即采用压力波或流量波进行数据指令交互。国家知识产权局于2021年06月29日公开的公告号为cn2135740404u，专利名称为一种注水井用流量、压力双波码智能配水器的技术专利，该配水器工作时，波码通信器和流量波通信器可以将地面传来的数据进行解码，然后将数据传递给控制芯片，控制芯片控制微型电机的转子旋转，微型电机的转子带动驱动轴旋转，通过驱动轴的旋转可以调节通过流量控制阀的水的压力及流量，从而将智能配水器中的水
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种应用于波码分注井的井下注水工具，克服现有技术中存在的上述技术问题。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，采用波码通信方式，可降低作业成本及后期的维护费用，通过流量波和压力波同时传递数据，提高井下注水工具通讯的可靠性。
3、为此，本专利技术提供的技术方案如下：
4、一种应用于波码分注井的井下注水工具，包括从上至下依次连接的上接头、外护管和下接头，所述外护管内设有过流管、水嘴短节、控制电路短节、电池短节和压力测量短节，所述过流管的下端与水嘴短节的入水口连通，所述下接头内设有流量测量短节，所述控制电路短节、压力测量短节均与电池短节电连接，所述水嘴短节连接有驱动电池；
5、所述压力测量短节、流量测量短节均与控制电路短节电信号连接，所述控制电路短节与地面设备通过波码通信，所述控制电路短节用于接收到地面设备的波码后，发送指令给水嘴短节调节水嘴的开度，并实时监测压力测量短节和流量测量短节的数据，且通过预设阀值判断后发送波码给地面设备。
6、所述水嘴短节包括筒体、驱动机构、减速机构和阀片结构，所述阀片结构、驱动机构和减速机构均设于筒体内，所述减速结构一端与驱动机构连接，所述减速机构另一端与阀片结构连接，所述减速机构通过带动阀片结构转动调节水嘴开口度；
7、所述筒体上开有出水口和入水口且均设于筒体侧面，所述阀片结构位于入水口和出水口之间，所述入水口位于阀片结构下部，所述出水口位于阀片结构上部且筒体的上部，所述出水口与外护管上的注水口连通。
8、所述流量测量短节包括进口和出口，所述进口和出口之间设有多个孔板，所述出口与水嘴短节的入水口相通。
9、所述阀片结构包括静阀片和动阀片，所述动阀片与减速机构连接，所述静阀片上开有通孔，所述动阀片上设有豁口，所述动阀片可在减速机的带动下转动，所述通孔与豁口位置匹配。
10、一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，地面设备发送波码指令信息给各层的井下注水工具，井下注水工具通过控制电路短节对波码指令信息进行解码得到配注量，然后控制电路短节根据解码后的信息发送信号给水嘴短节，对水嘴的开度进行调节。
11、还包括控制电路短节监测压力测量短节、流量测量短节分别检测的压力数据和流量数据，并根据压力数据与预设压力阀值的关系判断压力波的高低电平，以及根据流量数据与预设流量阀值的关系判断流量波的高低电平，之后进行编码，将数据信息通过流量波与压力波的形式上传到地面设备。
12、水嘴开度调节过程如下：控制电路短节控制驱动机构转动相应角度，通过联轴器带动减速器和动阀片转动相应角度，使静阀片18上的通孔和动阀片的豁口重叠面积改变，实现水嘴开度的调节。
13、井下注水工具在接收到地面设备的要求配注量后，对水嘴的开度进行自动调节，调节结束后进入休眠状态，在设定间隔时间后进行采集数据并存储。
14、流量数据＞预设流量阈值，则为高电平；流量数据＜预设流量阈值，则为低电平；压力数据＞预设压力阈值，则为高电平；压力数据＜预设压力值，则为低电平。
15、本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术提供的这种应用于波码分注井的井下注水工具，采用波码通信方式，可降低作业成本及后期的维护费用，通过流量波和压力波同时传递数据，提高井下注水工具通讯的可靠性。
17、该井下注水工具的水嘴短节通过驱动机构带动减速器和动阀片转动相应角度，使静阀片上的通孔和动阀片的豁口重叠面积改变，实现水嘴开度的调节，实现波码高低电平的快开快关，有效缩短波码通信的总时长，提升了波码通信的速率，即可降低仪器的功耗。
18、该井下注水工具选用低功耗的控制电路短节，在工作状态下功耗低；具有休眠功能，在休眠状态下其电流为几个ua；正常工作时电流为几个ma，通过设定数据采集间隔，在满足测调的需求下尽可能缩短正常工作的时长，增加休眠状态的时长，可有效的降低注水工具的功耗。
19、通过流量测量短节的多个孔板和压力传感器组件对流量进行测量，较小流量的水流经过多个孔板前后的压差变化明显，有效提高了压力损失，扩展了井下注水工具的使用场景。
20、下面将结合附图做进一步详细说明。
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1.一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：包括从上至下依次连接的上接头、外护管和下接头，所述外护管内设有过流管、水嘴短节、控制电路短节、电池短节和压力测量短节，所述过流管的下端与水嘴短节的入水口连通，所述下接头内设有流量测量短节，所述控制电路短节、压力测量短节均与电池短节电连接，所述水嘴短节连接有驱动电池；
2.根据权利要求1所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述水嘴短节包括筒体、驱动机构、减速机构和阀片结构，所述阀片结构、驱动机构和减速机构均设于筒体内，所述减速结构一端与驱动机构连接，所述减速机构另一端与阀片结构连接，所述减速机构通过带动阀片结构转动调节水嘴开口度；
3.根据权利要求1所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述流量测量短节包括进口和出口，所述进口和出口之间设有多个孔板，所述出口与水嘴短节的入水口相通。
4.根据权利要求2所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述阀片结构包括静阀片和动阀片，所述动阀片与减速机构连接，所述静阀片18上开有通孔，所述动阀片上设有豁口，所述
5.根据权利要求4所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：地面设备发送波码指令信息给各层的井下注水工具，井下注水工具通过控制电路短节对波码指令信息进行解码得到配注量，然后控制电路短节根据解码后的信息发送信号给水嘴短节，对水嘴的开度进行调节。
6.根据权利要求5所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：还包括控制电路短节监测压力测量短节、流量测量短节分别检测的压力数据和流量数据，根据压力数据与预设压力阀值的关系判断压力波的高低电平，以及根据流量数据与预设流量阀值的关系判断流量波的高低电平，之后进行编码，将数据信息通过流量波与压力波的形式上传到地面设备。
7.根据权利要求5所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：水嘴开度调节过程如下：控制电路短节控制驱动机构转动相应角度，通过联轴器带动减速器和动阀片转动相应角度，使静阀片18上的通孔和动阀片的豁口重叠面积改变，实现水嘴开度的调节。
8.根据权利要求5所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：井下注水工具在接收到地面设备的要求配注量后，对水嘴的开度进行自动调节，调节结束后进入休眠状态，在设定间隔时间后进行采集数据并存储。
9.根据权利要求6所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：流量数据＞预设流量阈值，则为高电平；流量数据＜预设流量阈值，则为低电平；压力数据＞预设压力阈值，则为高电平；压力数据＜预设压力值，则为低电平。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：包括从上至下依次连接的上接头、外护管和下接头，所述外护管内设有过流管、水嘴短节、控制电路短节、电池短节和压力测量短节，所述过流管的下端与水嘴短节的入水口连通，所述下接头内设有流量测量短节，所述控制电路短节、压力测量短节均与电池短节电连接，所述水嘴短节连接有驱动电池；
2.根据权利要求1所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述水嘴短节包括筒体、驱动机构、减速机构和阀片结构，所述阀片结构、驱动机构和减速机构均设于筒体内，所述减速结构一端与驱动机构连接，所述减速机构另一端与阀片结构连接，所述减速机构通过带动阀片结构转动调节水嘴开口度；
3.根据权利要求1所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述流量测量短节包括进口和出口，所述进口和出口之间设有多个孔板，所述出口与水嘴短节的入水口相通。
4.根据权利要求2所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具，其特征在于：所述阀片结构包括静阀片和动阀片，所述动阀片与减速机构连接，所述静阀片18上开有通孔，所述动阀片上设有豁口，所述动阀片可在减速机的带动下转动，所述通孔与豁口位置匹配。
5.根据权利要求4所述的一种应用于波码分注井的井下注水工具的使用方法，其特征在于：地面设备发送波码指令信息给各层的井下注水工具，井下注水工具通...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡改星，姬振宁，于九政，杨玲智，毕福伟，刘延青，王尔珍，李正添，孙爽，曹雄科，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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