本发明涉及一种分层采油管柱，尤其涉及一种可自我感知的无缆智能分层采油管柱，属于油田生产采油管柱。
背景技术：
1、目前我国部分油田已经进入到开发的后期阶段，原油的含水率不断上升，此时对其进行分层开发十分关键，产液控制措施属于分层开发的重要组成部分，这需要使用智能分层采油工艺技术。在油田生产过程中，分层采油工艺可以及时准确地判断出油层和主要产水层位，有效缓解采油井层间矛盾，控制采油井含水率上升，减少层间干扰，实现剩余油的挖潜。
2、智能分层采油工艺主要分为有缆式和无缆式。有缆式以大庆油田缆控智能分层配产工艺为代表，通过对井下分层产液量、含水率、压力等生产参数长期、连续监测，以及对分层油嘴进行实时和开度的任意调节，能够有效缓解层间矛盾，提高分层开采精细化程度，实现开发方案动态分析与实时优化，为油藏分析提供数据基础。但仍存在应用规模小、工艺寿命短、应用成本高，电缆下入带来的作业故障风险等问题。
3、无缆式是在每套油层安装一个智能开关，层间用封隔器隔开，智能开关放在丢手下端，通信仪从油套环空入井，经由丢手进入下方井下控制器。智能开关可以按照事先设置好的油嘴开关时间表实现油嘴的开关和开度调节，也可以通过下入井下无线通讯仪或套管打压的方式进行油嘴的调节。成本较低，应用范围广，但是存在调控滞后，时效性差，无法实时调整开关开度的问题。
4、公开号为cn 114183103b的中国发明专利，公开了“一种井下集成控制智能分层采油管柱” 将若干智能采油装置使用电缆连接起来，与井下中央控制器形成稳定的数据通讯，井下中央控制器可以根据每层智能采油装置提供的温度、压力、流量等参数做出抉择，发出指令调节智能采油装置油嘴开度；在所需电缆长度较短的情况下实现井下自动调节油嘴开度，实现智能分层采油。该技术方案仍需要使用一定长度电缆进行集成控制，且未具体设计出能够执行任务的智能开关。
5、公开号为cn 110984926b的中国发明专利，公开了一种“一种智能控制分层采油完井管柱系统”内部油管通过电控油管锚定器锚定坐封在管柱内；电控油管锚定器的下端设置若干组电控胀封器，电控账封器分别位于油层间隔未射孔井段；每个电控胀封器上连接电控流量控制装置，油井分隔的层段数量与所述电控胀封器的数量相同；电控油管锚定器、电控流量控制装置和电控胀封器内设置动力和监测系统，且动力和监测系统的控制线缆沿着管柱向上与地面油井数字传输控制系统连接。该技术方案通过控制线缆能够解决分层采油管柱发生油管自由振动导致其疲劳断裂的问题并监测管柱受力状态，保证了层间的密封性，通过远程调控井下流量控制装置，通常是确定开采某一层段，其余层段关闭，进行单层生产，从而实现单井多层段组合找堵水开采的目的。缺陷在于：同样需要使用电缆，并且无法实现自我感知自我调节功能。
6、综上所述，亟需一种使用成本低、应用范围广、能实时调控油嘴开关的智能分层采油技术。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述和/或现有无缆分层采油技术需要通过设定预定时间或者压力信号进行开关开度调整，存在调控滞后、时效性差的问题，提出了本发明。
3、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种可自我感知的无缆智能分层采油管柱，具备实时调整能力，真正变“堵水”为“控水”，能有效缓解层间矛盾，防止高含水油层对低含水油层产生严重的干扰，提高注入水利用率，提高开发效率、改善开发效果。
4、为解决以上技术问题，本发明的一种可自我感知的无缆智能分层采油管柱，包括封闭管柱底部的丝堵，丝堵上方设有与各油层相对应的无缆智能分层采油开关，相邻无缆智能分层采油开关之间相互连接且设有封隔器，各封隔器的胶筒坐封在相邻油层之间的套管内壁，顶部无缆智能分层采油开关的上方通过丢手接头与延伸至井口的泵挂管柱相连。
5、作为本发明的改进，所述无缆智能分层采油开关的底部设有下接头，所述下接头的上部连接有下接头体，沿下接头体的轴向设有贯通的下接头体轴向通孔；所述下接头体的中部外周设有筛管，所述下接头体上部设有两个沉孔，其中沉孔一的底部安装有单流阀，单流阀的入口与筛管的通孔相通，单流阀的出口与沉孔二相通，油嘴开关机构的下端安装于沉孔二中。
6、作为本发明的进一步改进，所述下接头体中沿径向安装有含水率传感器，所述含水率传感器的探头通过所述筛管的通孔与环空相通，所述油嘴开关机构根据含水率传感器测定的含水率调整油嘴开度。
7、作为本发明的进一步改进，所述下接头体的上部外周旋接有向上延伸的开关外壳，所述油嘴开关机构位于开关外壳的内腔，所述开关外壳的上端与上接头的下部外周相旋接。
8、作为本发明的进一步改进，所述开关外壳的内腔还设有耐高温高压电池，所述耐高温高压电池置于电池内筒的内腔，所述电池内筒位于电池外筒的内腔，所述电池外筒的下端口中旋接有电池外筒座，所述电池外筒座嵌于所述下接头体上部的沉孔一中且位于所述单流阀的上方。
9、作为本发明的进一步改进，所述上接头的内腔设有上接头体，所述上接头体的外台阶抵靠在所述上接头的下端口下方，沿上接头体的轴向设有贯通的上接头体轴向通孔。
10、作为本发明的进一步改进，所述电池外筒的上端外凸缘抵靠在所述上接头体的下方，所述电池外筒的上部内腔设有控制单元，所述控制单元位于所述耐高温高压电池的上方，螺塞旋接在所述电池外筒的上端口中将所述控制单元及耐高温高压电池所在空间封闭。
11、作为本发明的进一步改进，所述油嘴开关机构的下部设有进液通道体，所述进液通道体呈上粗下细的台阶状筒体，进液通道体的下部筒体位于所述下接头体上部的沉孔二中且圆周上均匀设有油嘴，所述油嘴所在的位置与所述单流阀的出口相通；所述进液通道体的上部筒体的中段圆周上均匀设有出液口。
12、作为本发明的进一步改进，所述进液通道体的下端旋接有开关堵头，所述开关堵头设有下端封闭的深腔，所述开关堵头的外台阶抵靠在进液通道体的下端头下方，所述进液通道体的下部内壁设有衬套，所述衬套的顶部抵靠在进液通道体的内台阶下方，所述衬套的底部抵靠在所述开关堵头的上端口，所述衬套的内壁与所述开关堵头的内壁光滑过度，所述衬套的圆周上设有与所述油嘴对应贯通的滑套槽口。
13、作为本发明的进一步改进，所述进液通道体的外台阶下方设有进液通道体外螺纹且旋接在下接头体上部的沉孔二上端口中；进液通道体的外台阶抵靠在下接头体轴向沉孔的上端止口中。
14、作为本发明的进一步改进，所述衬套的内腔设有与之配合的开关活塞，开关活塞的顶部中心设有向上延伸的活塞尾杆，活塞尾杆的上端t形头嵌于传动轴的下端螺孔中，传动轴的下端螺孔中旋接有传动轴螺母，传动轴螺母将活塞尾杆的上端t形头轴向固定，且活塞尾杆可以在传动轴螺母中相对转动。
15、作为本发明的进一步改进，所述传动轴位于传动支架的下部中心孔中且相互匹配，所述传动支架的下端外螺纹与所述进液通道体的上端内螺纹相旋接，所述传动支架的上部位于机构外筒的内腔，所述机构外筒的下端内螺纹与所述传动支架的中段外螺纹相旋接且相互密封。
16、作为本发明的进一步改进，所述传动轴的上部小径段插接在滚珠丝杠筒的下端口中且相互连接，滚珠丝杠筒的上端旋接在滚珠丝杠的外周，滚珠丝杠的上端插接在传动套的下端口且固定相连，传动套的上端套装在减速器的输出轴上且相互固定连接，所述减速器的输入端由伺服电机驱动；控制单元根据含水率传感器测定的含水率，控制伺服电机的运转，伺服电机通过减速器驱动滚珠丝杠转动进行油嘴开度的调整。
17、作为本发明的进一步改进，所述传动支架的中部设有镂空的限位长槽，所述滚珠丝杠筒的上部薄壁段外周套装且固定有止转套，所述止转套的上下外周分别设有相位相反的止转套凸台，所述止转套凸台分别嵌于相应的限位长槽中且可沿限位长槽上下平移。
18、作为本发明的进一步改进，所述滚珠丝杠的上部通过轴承支撑在所述传动支架的上部内壁，减速器底座的下端旋接在所述传动支架的上端口中，所述减速器的底部支撑在所述减速器底座的上方。
19、作为本发明的进一步改进，所述机构外筒的上端旋接有连接座，所述连接座的顶部抵靠在所述上接头体的下方，所述连接座的圆周上安装有向控制单元提供压力信号的压力传感器。
20、相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：从油田现场实际需求出发，创新设计安装有含水率传感器的智能分层采油开关，采用控制单元控制模式设计采油开关控制系统结构，开关运动机构使用滚珠丝杠，将电机旋转运动转变为直线往复运动，能更好的实现油嘴开度的调节。井下无缆智能分层采油开关能实时检测油层含水率，实现自我感知，自行依据含水率调整油嘴开度的功能。
21、能有效减少层间矛盾，控制含水率的上升，实现剩余油的精细挖潜；不需要电缆也能实现实时调整油嘴开度的功能，减少了环空电缆下入的风险，降低了作业成本。
22、能实现在井下自我感知自行调节油嘴开度的功能，不需要人工使用振动波或压力波传递信号，减少作业次数，缩短作业时间，能大幅降低作业成本。
23、适用于油藏层段差异化开采、测试、调换层、智慧油田建设领域，适应油田开发各个阶段的生产需求。
1.一种可自我感知的无缆智能分层采油管柱，包括封闭管柱底部的丝堵，其特征在于，丝堵上方设有与各油层相对应的无缆智能分层采油开关，相邻无缆智能分层采油开关之间相互连接且设有封隔器，各封隔器的胶筒坐封在相邻油层之间的套管内壁，顶部无缆智能分层采油开关的上方通过丢手接头与延伸至井口的泵挂管柱相连。
2.根据权利要求1所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述无缆智能分层采油开关的底部设有下接头(1)，所述下接头(1)的上部连接有下接头体(2)，沿下接头体(2)的轴向设有贯通的下接头体轴向通孔；所述下接头体(2)的中部外周设有筛管(3)，所述下接头体(2)上部设有两个沉孔，其中沉孔一的底部安装有单流阀(4)，单流阀(4)的入口与筛管(3)的通孔相通，单流阀(4)的出口与沉孔二相通，油嘴开关机构(8)的下端安装于沉孔二中。
3.根据权利要求2所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于： 所述下接头体(2)中沿径向安装有含水率传感器(14)，所述含水率传感器(14)的探头通过所述筛管(3)的通孔与环空相通，所述油嘴开关机构(8)根据含水率传感器(14)测定的含水率调整油嘴开度。
4.根据权利要求2所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述下接头体(2)的上部外周旋接有向上延伸的开关外壳(5)，所述油嘴开关机构(8)位于开关外壳(5)的内腔，所述开关外壳(5)的上端与上接头(13)的下部外周相旋接。
5.根据权利要求4所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述开关外壳(5)的内腔还设有耐高温高压电池(10)，所述耐高温高压电池(10)置于电池内筒(9)的内腔，所述电池内筒(9)位于电池外筒(7)的内腔，所述电池外筒(7)的下端口中旋接有电池外筒座(6)，所述电池外筒座(6)嵌于所述下接头体(2)上部的沉孔一中且位于所述单流阀(4)的上方。
6.根据权利要求5所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述上接头(13)的内腔设有上接头体(12)，所述上接头体(12)的外台阶抵靠在所述上接头(13)的下端口下方，沿上接头体(12)的轴向设有贯通的上接头体轴向通孔。
7.根据权利要求6所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述电池外筒(7)的上端外凸缘抵靠在所述上接头体(12)的下方，所述电池外筒(7)的上部内腔设有控制单元(11)，所述控制单元(11)位于所述耐高温高压电池(10)的上方，螺塞旋接在所述电池外筒7的上端口中将所述控制单元(11)及耐高温高压电池(10)所在空间封闭。
8.根据权利要求2所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述油嘴开关机构(8)的下部设有进液通道体(8d)，所述进液通道体(8d)呈上粗下细的台阶状筒体，进液通道体(8d)的下部筒体位于所述下接头体(2)上部的沉孔二中且圆周上均匀设有油嘴(p1)，所述油嘴(p1)所在的位置与所述单流阀(4)的出口相通；所述进液通道体(8d)的上部筒体的中段圆周上均匀设有出液口(p2)。
9.根据权利要求8所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述进液通道体(8d)的下端旋接有开关堵头(8a)，所述开关堵头(8a)设有下端封闭的深腔，所述开关堵头(8a)的外台阶抵靠在进液通道体(8d)的下端头下方，所述进液通道体(8d)的下部内壁设有衬套(8c)，所述衬套(8c)的顶部抵靠在进液通道体(8d)的内台阶下方，所述衬套(8c)的底部抵靠在所述开关堵头(8a)的上端口，所述衬套(8c)的内壁与所述开关堵头(8a)的内壁光滑过度，所述衬套(8c)的圆周上设有与所述油嘴(p1)对应贯通的滑套槽口。
10.根据权利要求9所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述进液通道体(8d)的外台阶下方设有进液通道体外螺纹且旋接在下接头体(2)上部的沉孔二上端口中；进液通道体(8d)的外台阶抵靠在下接头体轴向沉孔的上端止口中。
11.根据权利要求9所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述衬套(8c)的内腔设有与之配合的开关活塞(8b)，开关活塞(8b)的顶部中心设有向上延伸的活塞尾杆，活塞尾杆的上端t形头嵌于传动轴(8g)的下端螺孔中，传动轴(8g)的下端螺孔中旋接有传动轴螺母(8e)，传动轴螺母(8e)将活塞尾杆的上端t形头轴向固定，且活塞尾杆可以在传动轴螺母(8e)中相对转动。
12.根据权利要求11所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述传动轴(8g)位于传动支架(8f)的下部中心孔中且相互匹配，所述传动支架(8f)的下端外螺纹与所述进液通道体(8d)的上端内螺纹相旋接，所述传动支架(8f)的上部位于机构外筒(8r)的内腔，所述机构外筒(8r)的下端内螺纹与所述传动支架(8f)的中段外螺纹相旋接且相互密封。
13.根据权利要求12所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述传动轴(8g)的上部小径段插接在滚珠丝杠筒(8h)的下端口中且相互连接，滚珠丝杠筒(8h)的上端旋接在滚珠丝杠(8k)的外周，滚珠丝杠(8k)的上端插接在传动套(8q)的下端口且固定相连，传动套(8q)的上端套装在减速器(8s)的输出轴上且相互固定连接，所述减速器(8s)的输入端由伺服电机(8t)驱动；控制单元(11)根据含水率传感器(14)测定的含水率，控制伺服电机(8t)的运转，伺服电机(8t)通过减速器(8s)驱动滚珠丝杠(8k)转动进行油嘴开度的调整。
14.根据权利要求13所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述传动支架(8f)的中部设有镂空的限位长槽，所述滚珠丝杠筒(8h)的上部薄壁段外周套装且固定有止转套(8j)，所述止转套(8j)的上下外周分别设有相位相反的止转套(8j)凸台，所述止转套(8j)凸台分别嵌于相应的限位长槽中且可沿限位长槽上下平移。
15.根据权利要求13所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述滚珠丝杠(8k)的上部通过轴承支撑在所述传动支架(8f)的上部内壁，减速器底座(8p)的下端旋接在所述传动支架(8f)的上端口中，所述减速器(8s)的底部支撑在所述减速器底座(8p)的上方。
16.根据权利要求13所述的可自我感知的无缆智能分层采油管柱，其特征在于：所述机构外筒(8r)的上端旋接有连接座(8u)，所述连接座(8u)的顶部抵靠在所述上接头体(12)的下方，所述连接座(8u)的圆周上安装有向控制单元(11)提供压力信号的压力传感器(8v)。
