一种井下智能均衡生产控制阀技术领域
本发明涉及到油气田开发的井下开采生产工具，特别是一种井下智能均衡生产控
制阀，能够在油井中实现均衡分层开采。
背景技术
近年来，由于油田经过多年的开发，地层综合含水率逐年上升，油水关系进一步复
杂，层间干扰严重，层间动用不均衡，非均质性严重, 造成底水、气顶的锥进或脊进,使井筒
过早见水见气，从而导致油井的不均衡生产，油量降低或油井停产，严重影响了油田采收率
及开发效益。因此，掌握油井直观的动态生产资料是油田控水稳油的基本要求, 监测调控
油层的压力、温度、流量、含水率等井下参数是均衡生产的基本手段。目前, 国内外对井下
参数的监测、调控主要是采用电缆随井下参数控制阀配接油管串及泵下入井内，并连接至
井口，通过地面控制系统与电缆的连接对油气层生产参数进行采集、存储、调控，井下参数
控制阀无数据处理器及自动调节、数据存储等功能，该方式存在施工复杂，周期长，费用高
的问题, 且经常发生电缆与油井套管之间的摩擦、碰撞导致电缆断裂而使调控失败，因此，
井下动态生产资料的监测、调控是目前油气井生产中的瓶颈问题。生产现场需要研制一种
无需电缆就能监测、调控井下生产参数的控制阀。
发明内容
本发明目的是提供一种井下智能均衡生产控制阀，用于非均质性严重及含水上升
过快的油藏的井下均衡分层开采的分层开采生产管柱中，通过双向无线射频识别技术，完
成对油井参数的智能调控和人为调控。在不动分层开采生产管柱的基础上，实现均衡分层
开采生产，降低生产成本。
一种井下智能均衡生产控制阀包括充电式供电系统、数据采集存储系统、CPU集中
管理系统和流量调控系统，上述系统设置在中心管与外缸套之间、通过连接件连接，在中心
管的两端分别设有上接头和下接头与油管串连接。
本发明具有以下显著的效果：本发明安装在分层开采生产管柱中能够通过调控装
置使用双向无线射频识别技术，完成对油井压力、温度、流量、含水率等参数的实时监测，完
成智能调控和人为调控，实现油藏的均衡、有效开发及采收率的提高，为油井均衡分层开采
提供了有效的、智能的监测、调控方式。其显著效果如下述：
1)可根据开采层段的数量在分层开采生产管柱中放置多个本发明，本发明的流量调控
系统具有自动智能调节及人为干预调节的双工作模式功能，满足及时、准确的稳油控水调
控。
2）本发明的CPU集中管理系统，通过双向无线射频识别技术传输数据，实现对地面
控制指令的接收、发出和存储以及井下生产数据的回传，并对其他各系统状态逻辑判断及
控制。
3）可采用双向无线射频识别技术中的电磁感应技术对本发明的充电式供电系统
进行充电供电，无需电缆，节约施工费用，操作简单，安全可靠。本发明能够满足实时监测需
求，节省大量作业费用和作业时间，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中充电式供电系统结构示意图。
图3是图1中数据采集存储系统结构示意图。
图4是图1中CPU集中管理系统结构示意图。
图5是图1中流量调控系统结构示意图。
图6 是调控装置对本发明无线充电的工作原理示意图。
图7是调控装置对本发明双向无线传输及调控的工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思
路得出的改进均属于本发明的保护范畴。
参见图1至图7，一种井下智能均衡生产控制阀包括充电式供电系统7-4、数据采集
存储系统7-6、CPU集中管理系统7-7和流量调控系统7-9，上述系统设置在中心管7-5与外缸
套7-2之间、通过连接件7-8连接，在中心管7-5的两端分别设有上接头7-1和下接头7-10与
油管串4连接。CPU集中管理系统7-7包括双向无线传输单元7-7-1、指令双向处理单元7-7-
2、智能转换调控单元7-7-3和测控电路板7-7-4，指令双向处理单元7-7-2通过本系统线路
的数据线和控制线分别与双向无线传输单元7-7-1、智能转换调控单元7-7-3和测控电路板
7-7-4连接。充电式供电系统7-4包括电能转换器7-4-1和充电式电池组7-4-2，充电式电池
组7-4-2安装在电能转换器7-4-1的外面，两者之间通过充电转换电路板连接，充电式电池
组7-4-2通过充电式供电系统7-4的连接电路与数据采集存储系统7-6、CPU集中管理系统7-
7和流量调控系统7-9连接，为上述系统供给直流电；电能转换器7-4-1的上部内腔是锥形
腔，方便调控装置下入。流量调控系统7-9包括指令执行单元7-9-1、流量调节单元7-9-2、控
制电路单元7-9-3和电机7-9-4，电机7-9-4通过传动总成与流量调节单元7-9-2中的阀片连
接，电机7-9-4通过控制电路单元7-9-3的连接电路与充电式供电系统7-4的充电式电池组
7-4-2连接。数据采集存储系统7-6包括数据存储单元7-6-1、压力计7-6-2、温度计7-6-3、流
量计7-6-4和含水测试仪7-6-5，温度计7-6-3安装在中心管7-5的一侧、通过数据采集板与
数据存储单元7-6-1连接，压力计7-6-2、温度计7-6-3、流量计7-6-4以及含水测试仪7-6-5
通过数据采集线路串联后与数据存储单元7-6-1连接。在中心管7-5与外缸套7-2之间设置
密封件7-3。
将本发明的各系统生产参数按照油藏及井况需求进行预设计及设定，将设定好的
本发明配接到分层开采生产管柱中。
与本发明配合使用的调控装置包括转换接头10、无线识别电磁感应充电器11和无
线射频识别对接器12，电缆9与转换接头10、无线识别电磁感应充电器11和无线射频识别对
接器12依次连接，调控装置通过电缆9下入到分层开采生产管柱中与本发明对接。无线识别
电磁感应充电器11与本发明的电能转换器7-4-1配合使用。
本发明的无线充电功能和工作原理：调控装置上的无线识别电磁感应充电器11与本发
明的充电式供电系统7-4中的电能转换器7-4-1通过无线识别完成对接及逆变电路转换，然
后通过电磁感应完成对充电式电池组7-4-2的充电，保证充电式电池组7-4-2可以继续长时
间的工作，充电式电池组7-4-2对数据采集存储系统7-6的数据存储单元7-6-1的内部电路
板、CPU集中管理系统7-7的测控电路板7-7-4、流量调控系统7-9的控制电路单元7-9-3供给
直流电，保证各系统的正常工作。
无线射频识别对接器12与本发明的CPU集中管理系统7-7配合使用。
本发明的无线传输功能和工作原理：调控装置上的无线射频识别对接器12与CPU集中
管理系统7-7中双向无线传输单元7-7-1通过双向无线射频识别对接后，无线电载波将指令
双向处理单元7-7-2激活，指令双向处理单元7-7-2将识别到的传输指令发送给测控电路板
7-7-4，测控电路板7-7-4再将指令发送给数据存储单元7-6-1，数据存储单元7-6-1将压力
计7-6-2、温度计7-6-3、流量计7-6-4和含水率测试仪7-6-5采集到的动态监测历史存储数
据按指令上传，直至传到双向无线传输单元7-7-1，然后再通过无线电载波无线传输到无线
射频识别对接器12上，最后传输到地面控制设备。
本发明具有自动智能调控工作功能和人为干预调控功能。
自动智能调控工作功能及工作原理：即当生产一段时间后，各开采层段的产出液
不符合设计要求，需按地面预设计参数进行周期性校核调整时，本发明的指令双向处理单
元7-7-2便启动自动智能调控指令并发送给智能转换调控单元7-7-3，智能转换调控单元7-
7-3又将指令发送给指令执行单元7-9-1，指令执行单元7-9-1通过电机7-9-4的运转校核流
量调节单元7-9-2中阀片的开度，对所处层或段的产液进行校核调控，完成自动智能调控功
能。
人为干预调控功能及工作原理：当均衡分层开采各层或段的含水上升过快或底水
锥进需要对本发明的CPU集中管理系统7-7进行人为干预调控时，以及充电式供电系统7-4
需要充电时，将调控装置通过电缆9下入到分层开采生产管柱的本发明中进行定位，确保下
到设计位置。然后无线识别电磁感应充电器11完成对本发明的充电，无线射频识别对接器
12对本发明完成各项参数的双向无线射频识别并传输到地面控制设备。
地面设备接收到数据后，根据油藏及井况进行分析，然后发出人为干预调节指令，
对本发明的各系统状态逻辑判断及控制，调整各段油藏的均衡产出。无线射频识别对接器
12与CPU集中管理系统7-7中双向无线传输单元7-7-1通过双向无线射频识别继续对接后，
无线电载波将指令双向处理单元7-7-2激活，指令双向处理单元7-7-2将接收到的人为干预
调节指令发送给智能转换调控单元7-7-3，智能转换调控单元7-7-3再将指令发送给指令执
行单元7-9-1，指令执行单元7-9-1通过电机7-9-4的运转，调整流量调节单元7-9-2中阀片
的开度，对调整层的产液进行均衡调控，完成对该开采层或段的人为干预调节功能。
本发明的各系统按照设计参数进行工作，完成井下压力、温度、流量、含水率等生
产参数的采集、存储和自动智能调控，开采层段需要进行调控时，可以配合调控装置完成人
为干预调控。
上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的
技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多
变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。