海上油田注水井配注量自动调节方法
技术领域
本发明涉及一种油田注水井配注量的自动调节方法,尤其涉及一种海上油田注水井配注量自动调节方法。
背景技术
油田开发到了中后期,注水是油田增产的主要手段之一。此时一口注水井需要对几个地层同时进行注水以满足地质要求,并且各个注水层的配注量一般都各不相同。目前陆地油田由于油井的井筒空间比较狭小,多采用偏心配水的方法,为了提高配注效率,采用边测边调的偏心注入工艺。中国专利说明书CN1525041A在2004年9月1日就公开了这样一种油田注水井配注量自动调节方法,它采用堵塞器安装在油田注水井的偏心配水器中,由堵塞器、电机、流量计及控制装置组成闭环控制系统,使电机带动堵塞器上的可调式阀门水嘴的阀芯运动,从而调节水嘴开口的大小。海上油田,由于注水井大多是斜井,通常比陆地油井深,完井方式也与陆地油田的完井方式有差异,采用陆地油田的偏心配注工艺,一则配注量不能满足海上油田配注量要求,因为海上油田的单层配水量经常会在500m3/d左右,而陆地油田的偏心配注工艺单层配注量一般最大只能在200m3/d左右,二则由于井斜较大,陆地油田的偏心配注工艺作业成功率太低,不能满足实际生产要求。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足,提供一种适合同心配水自动调节的海上油田注水井配注量自动调节的方法。
本发明是通过下述技术方案予以实现的:一种海上油田注水井配注量自动调节方法,它包括以下步骤:
(一)在注水井中安装同心配水装置,所述配水装置包括工作筒和配水器,所述配水器套装在与注水管柱连接的所述工作筒内并与其螺纹连接,侧壁上设置有键槽,所述工作筒的侧壁与所述配水器水嘴位置相应处设置有与油层相通的出水孔,所述工作筒内部上端设置有定位台阶;
(二)将与地面控制仪通过电缆相连的测试调节仪下入井中并与所述配水器中对接以实施流量测试和流量调节;
所述测试调节仪包括柱形壳体,在所述柱形壳体内设置有与所述地面控制仪相连的定位装置、流量计、活动键电机,所述活动键电机连接有活动键,所述活动键安装在与所述柱形壳体铰接的旋转筒内,所述旋转筒的侧壁上设置有供活动键伸出的通孔;
所述定位装置包括与所述地面控制仪相连的定位器、定位爪电机、定位爪,所述定位爪电机连接有定位爪;
本步骤是按照下述分步骤完成的:
(1)定位,所述地面控制仪实时接收所述定位器检测到的测试调节仪在注水管柱中的深度,并将该深度值与事先录入的目标层位深度值比较,在接近目标层位深度时,由所述地面控制仪给所述定位爪电机发出信号,所述定位爪电机驱动定位爪打开,继续下放测试调节仪便自动实现所述定位爪与所述工作筒上的定位台阶相对接,实现测试调节仪的定位并形成锚定;所述地面控制仪发出信号给所述活动键电机,所述活动键电机带动活动键打开,以实现活动键对接配水器上的键槽,从而实现活动键与配水器的对接;
(2)实施测试调节,所述地面控制仪采集置于井下的流量计实时测得的流量信号,将该流量数值与其已经录入的目标配注量的数值进行比较,然后根据比较结果控制活动键电机正转或者反转,所述活动键电机带动活动键旋转,活动键带动配水器通过螺旋方式沿轴向运动,来调节水嘴的开度大小,直至将水嘴调节到达到目标配注量的要求;
(3)所述测试调节仪完成测试调节后,地面控制仪向活动键电机发出信号,活动键电机首先带动活动键收回,电缆上提后,再通过地面控制仪向定位爪电机发出信号,定位爪电机带动定位爪收回;
(三)所述测试调节仪在注水管柱中穿行,选择下一个配注层的配水器进行流量测量或者调节配注量,或将所述测试调节仪提出注水井。
所述工作筒的定位台阶设置有带有导向坡口的凹槽。
所述定位器是磁定位器。
所述工作筒壁厚上设置有截面为半月形的过流环空。
本发明的有益效果是:通过地面控制仪、测试调节仪采用边测边调的方式对井下同心配水器的可变水嘴进行调节,根据各个注入层的目标配注量和实时测得的流量来调节水嘴的大小,最终自动达到目标配注量的目的。该工艺通过地面控制仪控制井下的电机,电机再通过活动键驱动可变水嘴,地面控制仪将目标配注量和实时测得的流量进行比较,根据比较结果对电机发出控制信号,控制电机调节可变水嘴的大小,直至达到目标配注量。本发明通过闭环系统的控制,实现自动调节分层配注量,可以省掉海上油田传统的投捞配水器的作业,仪器一次下井就能完成井下所有注水层水嘴的自动调节以达到各层的目标注水量,大大提高工作效率,降低劳动强度,节约作业成本。
附图说明
图1是实施本发明时测试调节仪在工作筒中定位和锚定后实施调节配水器水嘴的整体结构示意图;
图1a为图1的A-A剖视图;
图2是定位爪定位和锚定后活动键释放以前测试调节仪在配水器中的示意图;
图3是配水器的结构示意图;
图3a为图3的B-B剖视图;
图4是图3的半剖轴测图;
图5是工作筒的结构示意图;
图5a为图5的C-C剖视图;
图6是图5的半剖轴测图。
附图标记:a、电缆,b、封隔器,c、油管,d、套管,e1、e2、油层,1、地面控制仪,2、电缆头,3、磁定位器,4、电路,5、定位爪电机,6、定位爪,7、流量计,8、压力计,9、配水器水嘴,10、配水器,10-1、10-2、键槽,11、活动键电机,12、活动键,13、工作筒,13-1、13-2、出水孔,13-3、定位台阶,13-4、13-5、环空,13-6、带有导向坡口的凹槽,14、柱形壳体,15、旋转筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述:
本发明一种海上油田注水井配注量自动调节方法,它包括以下步骤:
(一)在注水井的注水管柱中安装同心配水装置,同心配水装置即配水器与注水管柱是同心结构。请参见图1、图1a、图2,图中a代表电缆,b代表封隔器,c代表油管,d代表套管,e1、e2代表油层,所述配水装置包括工作筒13和配水器10,所述配水器10套装在与注水管柱连接的所述工作筒13内并与其螺纹连接,请参见图3、图3a、图4,配水器10的侧壁上设置有键槽10-1、10-2,请参见图5、图5a、图6,所述工作筒13的侧壁上与所述配水器10的水嘴9位置相应处设置有与油层相通的出水孔13-1、13-2,所述工作筒13内部上端设置有定位台阶13-3,为了实现锚定,定位台阶13-3设置有带有导向坡口的凹槽13-6,具体工作时定位爪6定位并锚定在该定位台阶13-3上,所述工作筒壁厚上设置有截面为半月形的过流环空13-4、13-5用于提供注入到以下地层的注水通道。
(二)将与地面控制仪1相连的测试调节仪下放并对接到所述配水器10中并实施测试调节;
采用电缆作业的方式携带测试调节仪下井,这样电缆既可以从地面给测试调节仪提供电源,又能够实时地接收到测试调节仪传回地面的信号,还能够将地面控制仪的控制信号及时地发送给测试调节仪。所述测试调节仪包括柱形壳体14,在所述柱形壳体14内设置有与所述地面控制仪1相连的定位装置、流量计7、活动键电机11,所述活动键电机11连接有活动键12,所述活动键12安装在与所述柱形壳体14铰接的旋转筒15内,所述旋转筒15的侧壁上设置有供活动键12伸出的通孔15-1、15-2,请参见图2。
所述定位装置包括与所述地面控制仪1相连的磁定位器3、定位爪电机5,所述定位爪电机5连接定位爪6;
本步骤是按照下述分步骤完成的:
(1)定位,所述地面控制仪1将所述磁定位器3实时检测到的测试调节仪在注水管柱中的深度,与已经录入的目标层位深度值比较,在接近目标层位深度值时,由所述地面控制仪1给所述定位爪电机5发出释放的信号,所述定位爪电机5驱动定位爪6打开,所述定位爪6与所述工作筒13上的定位台阶13-3相接,实现测试调节仪的定位和锚定;所述地面控制仪1发出释放信号给所述活动键电机11,所述活动键电机11带动活动键12打开,活动键12穿过旋转筒15的侧壁上的通孔15-1、15-2连接配水器键槽10-1、10-2;
(2)实施测试调节,所述地面控制仪1采集置于井下的流量计7实时测得的流量信号,将该流量数值与已经录入的目标配注量的数值进行比较,然后根据比较结果控制活动键电机11正转或者反转,所述活动键电机11带动活动键12旋转,活动键12带动配水器10旋转,由于配水器10与工作筒13是螺纹连接,并且工作筒13连接在注水管柱中不能转动,所以配水器10的转动就转为沿其轴线方向的移动,从而来调节水嘴9的开度大小,直至将水嘴9调节到达到目标配注量的要求;
(3)所述测试调节仪完成测试调节后,地面控制仪1向活动键电机11发出收拢的信号,活动键电机11首先带动活动键12收回,此时地面操作人员将电缆慢慢上提1米左右距离,以便于定位爪6的顺利收拢,地面控制仪1再向定位爪电机5发出收拢的信号,定位爪电机5带动定位爪6收回;
(三)所述测试调节仪在注水管柱中穿行,选择下一个配注层的配水器进行流量测量或者配注量调节,或将所述测试调节仪提出注水井。
实现该方法的设备主要包括地面控制仪1、测试调节仪。地面控制仪1置于地面,是一个具有人机接口的控制仪器,测试调节仪置于井下,主要由电缆头2、柱形壳体14、磁定位器3、定位爪6、流量计7、压力计8、井下电路4、定位爪电机5、活动键电机11、活动键12等部分组成。实施调配时,测试调节仪由电缆a自井口悬挂下入井中,由地面控制仪供电。其中定位爪6由地面控制仪1通过伺服电机控制以实现其收放功能,在定位爪6、活动键12均处于收缩状态时,可以实现整个井下测试调节仪在注水管柱中任意穿行,以便选择任意配注层的配水器10;当定位爪6处于释放状态时,可以实现整个井下测试调节仪在目标配注层的配水器10处的准确定位,并且定位爪6与工作筒13上的定位台阶13-3相互配合达到锚定状态,同时实现防止测试调节仪沿其自身轴线转动的功能,以便在调节水嘴9大小时活动键电机11可以驱动配水器10转动而测试调节仪自身不会沿轴线转动;活动键12由地面控制仪1通过活动键电机11控制以实现其收放功能,在活动键12处于收缩状态时不与配水器10接触,在定位爪6、活动键12均处于收缩状态时,可以实现整个井下测试调节仪在注水管柱中任意穿行,以便可以定位任意配注层的配水器10;当活动键12处于释放状态时,可以实现其与配水器10上的键槽10-1、10-2连接,从而可以在活动键电机11的带动下驱动配水器10沿其自身轴线旋转,以达到调节水嘴9大小的目的。
该发明实施时,应将作业井的各层目标配注量、层位深度值等参数输入到地面控制仪1,然后通过绞车将电缆a及其下悬挂的测试调节仪下入井中,地面控制仪1将目标配注层的深度和磁定位器3探测的深度进行比较,在接近目标层时由地面控制仪1给井下定位爪电机5信号,定位爪电机5驱动执行机构将定位爪6打开,实现整个井下仪器串的定位和锚定。此时,再由地面控制仪1控制进行流量测试,根据测试结果来决定该层配水器水嘴9开度的大小,据此调整目的层的实际注水量;在调整注水量的同时,流量计7将井下目的层注水量的信号经电缆传输给地面控制仪1,地面控制仪1实时显示出实际注水量的大小,并将其与目标配注量对比,若比目标配注量小,则开大可调配水器水嘴9;若比目标配注量大,则关小可调配水器水嘴9,直到达到目标配注量后停止调节。该目的层的实际注水量满足配注要求后,可从地面控制仪1给井下的活动键电机11信号,令活动键电机11首先带动执行机构将活动键12收回,然后再慢慢上提电缆a一米左右的距离,此时再从地面控制仪1给井下的定位爪电机5信号,令定位爪电机5带动执行机构再将顶部的定位爪6收回。至此已彻底完成该层注水量的调配,根据具体需要,可以再对其他任意层的实际配注量进行调节,以达到目标配注量;也可以仅仅测试某一层的实际配注量而不进行水嘴大小的调整。整个工艺是一个带有反馈的闭环测试调配过程,可以方便而快捷地达到调配的目的。调配完所有需要调配的配水器10后即可通过电缆a提出测试调节仪,如此便可以通过一次下井完成所有层段的调配。
本发明上述实施例只是示意性的,任何在本发明技术方案的启示下所作的与本发明相同的设计,都属于本发明的保护范围。