CN102966338A - 可测流量、压力的同井采注水工艺系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田上利用潜油电泵机组实现同井采注水的可测流量、压力的同井采注水工艺系统。该系统包括上采下注系统及下采上注系统，所述的上采下注系统包括在套管内依次连接在油管下端的专用上保护器、专用潜油电机、专用下保护器、专用潜油泵、油管扶正器及封隔器，上述的专用上保护器上装有双压力测量传感器，并设有压力提取点；所述的专用潜油泵与油管扶正器间设有毛细管压力提取点；而下采上注系统在上采下注系统的基础上，增加承载导流罩；而上述的毛细管压力提取点设置在专用潜油泵与承载导流罩之间。该系统使同一油井的不同层位上实现上采下注及下采上注中压力及流量的测量更加准确。

Description

可测流量、压力的同井采注水工艺系统

技术领域

本发明涉及一种油田增产开发采注水系统，主要是利用潜油电泵机组在油井中实现由产水层采水，再增压注入到注水层，增加产层或地层压力，通过传感器实现可测流量、压力的同井采注水工艺系统。

背景技术

目前，各大油田为了增产，纷纷对同井采注工艺技术进行了研究，并进行了相应的应用。但由于潜油电泵同井采注水工艺技术还不十分完善，并且一直未能解决实际注入压力及流量测量问题，造成技术的推广受到限制。

发明内容

为了进一步提高潜油电泵同井采注中实际注入压力及流量测量的准确性，推广潜油电泵同井采注水技术，本发明提供一种可测流量、压力的同井采注水工艺系统。该系统是对潜油电泵同井采注水系统的完善与深化，使同一油井的不同层位上实现上采下注及下采上注中压力及流量的测量更加准确。

本发明的技术方案是：一种可测流量、压力的同井采注水工艺系统，包括上采下注系统及下采上注系统，所述的上采下注系统包括在套管内依次连接在油管下端的专用上保护器、专用潜油电机、专用下保护器、专用潜油泵、油管扶正器及封隔器，所述的专用上保护器上装有双压力测量传感器，并设有压力提取点；所述的专用潜油泵与油管扶正器间设有毛细管压力提取点。

所述的下采上注系统在上述的上采下注系统的基础上，在专用潜油泵与油管扶正器间连接承载导流罩；而上述的毛细管压力提取点设置在专用潜油泵与承载导流罩之间。

所述的上述的双压力测量传感器及毛细管压力提取点与专用潜油电机上的星点引线连接，电机星点引线经电缆与地面仪表解析仪表电连接。

上述的地面解析仪表与压力解析模块、流量辨识模块及转速辨识模块电连接；而所述的压力解析模块、流量辨识模块及转速辨识模块均与机组运行监控模块电连接。

本发明具有如下有益效果：本发明的优点是在同一油井的不同层位实现采水注水，上采下注及下采上注采用同一种管柱，压力、流量清晰可测，结构简单、运转平稳、占地面积小、维修工作量小，省去新建泵房费用、配套水罐、地面流程及地面处理设备，既可节省地面建设投资，也减小了运行成本，同时避免了注清水可能带来的与地层水的配伍问题。

附图说明

图1为本发明的各部位连接示意图；

图2为本发明的同井上采下注井下管柱示意图；

图3为本发明的同井下采上注井下管柱示意图；

图4为本发明中软件模块连接示意图；

图5为压力及流量测量过程示意图；

图6为潜油泵等速特性曲线图；

图7为潜油电机等压特性曲线图。

图中1-电缆，2-油管，3-压力提取点，4-双压力测量传感器，5-专用上保护器，6-专用潜油电机，7-专用下保护器，8-水流方向，9-专用潜油泵，10-毛细管压力提取点，11-承载导流罩，12-油管扶正器，13-封隔器，14-套管。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步说明：

由图1至图7所示，该可测流量、压力的同井采注水工艺系统包括硬件、软件两大部分，硬件按相对油井的位置分为井下、井上及过渡三大部分；井下部分包括上采下注井下管柱及下采上注井下管柱；井上部分包括动力电源、变压器、变频器、接线盒；过渡部分包括井口、井口穿越装置，以上各部分由电缆连接，具体如图1所示。

上述的上采下注包括在套管14内依次连接在油管下端的专用上保护器5、专用潜油电机6、专用下保护器7、专用潜油泵9、油管扶正器12及封隔器13，上述的专用上保护器5上装有双压力测量传感器4，并设有压力提取点3；所述的专用潜油泵9与油管扶正器12间设有毛细管压力提取点10，图2所示。

而所述的下采上注系统在所述的上采下注系统的基础上，在专用潜油泵9与油管扶正器12间连接由承载导流罩11，上述的毛细管压力提取点,10设置在专用潜油泵9与承载导流罩11之间，如图3所示。

上述的双压力测量传感器4及毛细管压力提取点10与专用潜油电机6上的星点引线连接，电机星点引线经电缆与地面上的PLC控制器连接电连接；而上述的PLC控制器与压力解析模块、流量辨识模块及转速辨识模块电连接；PLC控制器还连接机组运行监控模块，如图4所示。

流量、压力的测量功能通过如下方式实现：首先电源经变压器、变频器调节后通过动力电缆传输给专用潜油电机6，潜油电机6将其转换为机械能输出，经专用下保护器7传递到专用潜油泵9，通过专用潜油泵9对流体的做功，驱动流体由采水层进入注水层，将动能转化为压力能，实现增压。在此过程中，安置在专用上保护器5上的双压力测量传感器，测得自身所在位置的压力的同时，通过毛细管提取了专用潜油泵9下接头位置的压力。两个压力信号通过设置在电机上接头里，并从专用上保护器5的内部通道穿过的电机星点引线，以电力线通信载波的形式传递至地面，通过地面的PLC控制器及与其连接的压力解析模块及流量辨识模块，从而得到注入压力及流量的数据，具体过程如图5所示。

该系统中，专用潜油电机6上、下的专用保护器（5,7）主要作用为密封电机，并提供电机油，满足呼吸作用，同时平衡掉电机的内外压差。在专用下保护器7中，安装止推轴承，在上采下注工艺中，起到承载潜油泵9的轴向力作用；而在下采上注工艺中，由于潜油泵轴各力的方向朝下，所以在专用潜油泵9下安装了承载导流罩11，承载掉潜油泵的轴向力。

由图1及图2可知，尽管采注方式不同，但出于设计简单化及通用性原则，使井下管柱的设计最大化的保持相同结构，专用潜油泵的外部结构在上采下注与下采上注两种方式中保持相同，除下采上注管柱中增加承载导流罩之外，内部叶导轮的安装方向恰好相反，即上采下注叶导轮的安装方向为倒装，而下采上注叶导轮的安装方向为正装，以实现两种方式增压方向的不同。

具体测量过程如图5所示，机组运转后，在地面可以得到的数据包括潜油电机的电压、电流、频率、潜油泵出、入口压力等，结合潜油泵等速特性曲线图6及潜油电机等压特性曲线图7，可以利用各模块对流量进行辨识，辨识过程中注入量的计算步骤具体如下：

a．下井前，测量双压力测量传感器压力提取点位置与专用潜油泵上接头的距离h0，如图1及图2所示；

b.机组运转后，利用潜油电机的电压、电流及试验所得的潜油电机等压特性曲线，通过转速辨识模块得到机组实际转速n1；

c．测量传感器压力提取点处压力p11及专用潜油泵下接头上压力提取点的压力p12；

d．通过式（8－1）计算此时专用潜油泵的扬程H1；上采下注时取“－”号；下采上注时取“＋”；

e．通过式（8－2），将扬程H1折算到室内试验转速n0下的扬程H10；

f．查看频率f0下的专用潜油泵性能曲线图，通过H10值，查出对应排量Q0；

g．通过式（8－3）将排量Q0折算到实际转速n1下的实际排量Q1，即实际注入量。

H₁=|(p₁₁-p₁₂)×102±h₀|----------------------------(8-1)

$H_{10}={\left(\frac{n_0}{n_1}\right)}^2\·H_1---(8-2)$

$Q_1=\frac{n_1}{n_0}\·Q_0---(8-3)$

以上技术方案因采水层与注水层位置的不同分为上采下注与下采上注两种工艺系统，两种工艺系统都是采用间接测量的方法，根据实际测得的潜油泵出口、入口的压力、转速，结合潜油泵自身的特性曲线，通过计算得出注入流量，上采下注或下采上注两种采注工艺均可通过此方式实现流量、压力的测量。

Claims (4)

1.一种可测流量、压力的同井采注水工艺系统，包括上采下注系统及下采上注系统，所述的上采下注系统包括在套管（14）内依次连接在油管下端的专用上保护器（5）、专用潜油电机（6）、专用下保护器（7）、专用潜油泵（9）、油管扶正器（12）及封隔器（13），其特征在于：上述的专用上保护器（5）上装有双压力测量传感器（4），并设有压力提取点（3）；所述的专用潜油泵（9）与油管扶正器（12）间设有毛细管压力提取点（10）。

2. 根据权利要求1所述的可测流量、压力的同井采注水工艺系统，其特征在于：所述的下采上注系统在权利要求1所述的上采下注系统的基础上，在专用潜油泵（9）与油管扶正器（12）间连接承载导流罩（11）；而上述的毛细管压力提取点（10）设置在专用潜油泵（9）与承载导流罩（11）之间。

3.根据权利要求1所述的可测流量、压力的同井采注水工艺系统，其特征在于：上述的双压力测量传感器（4）及毛细管压力提取点（10）与专用潜油电机（6）上的星点引线连接，电机星点引线经电缆与地面仪表解析仪表电连接。

4.根据权利要求3所述的可测流量、压力的同井采注水工艺系统，其特征在于：上述的地面解析仪表与压力解析模块、流量辨识模块及转速辨识模块电连接；而所述的压力解析模块、流量辨识模块及转速辨识模块均与机组运行监控模块电连接。

Images