CN103075136A

CN103075136A - 一种用于注水井井下分层流量的控制装置

Info

Publication number: CN103075136A
Application number: CN2013100095011A
Authority: CN
Inventors: 刘敏; 张凤辉; 罗昌华; 程心平; 杨万有; 王立苹; 何能欣; 徐兴安
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Current assignee: CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: CN103075136B

Abstract

本发明公开了一种用于注水井井下分层流量的控制装置，筒形控制器主体下端设置有执行机构，内部贯穿过流通道和电缆；筒形控制器主体连接流量计和测控单元；执行机构连接有电动可调水嘴；过流通道中设置有与电动可调水嘴连接的进液口；筒形控制器主体上设置有与电动可调水嘴连接的出液口；流量计和执行机构分别与测控单元电连接；流量计实时获取分层水量，并传输至测控单元，当分层水量不在水量预设范围内时，测控单元发送控制信号至执行机构；执行机构接收控制信号并调节电动可调水嘴的进水量或出水量。实现了实时监测注水井井下参数，并通过执行机构对配注量进行调整；该控制装置通过安装有验封压力计实现了对封隔器的验封；具有远程操控功能。

Description

一种用于注水井井下分层流量的控制装置

技术领域

本发明涉及油田井下分层注水，尤其涉及一种用于注水井井下分层流量的控制装置。

背景技术

在注水开发的非均质油田中，注水井井下分层流量调配是一项极为重要的工作，即根据配注要求，监测、调整分层注入量。

目前，已有的分层调配技术是采用钢丝或电缆下入专用仪器来完成，钢丝电缆作业成功率受井斜的影响，一般来说，偏心投捞工艺在井斜大于30度时，投捞成功率较低；同心投捞工艺在井斜大于60度时，对接非常困难，无法满足大斜度井、水平井的调配需求；流量控制装置都是纯机械结构，更换水嘴时需要先把水嘴打捞出，更换后再投入井下配水器中，增加了更换的复杂度，且无法应用于大斜度井、水平井。

发明内容

本发明提供了一种用于注水井井下分层流量的控制装置，该控制装置无需下入仪器测试调配，不受井斜限制，实现了实时的对注水量的调配，详见下文描述：

一种用于注水井井下分层流量的控制装置，包括：筒形控制器主体，

所述筒形控制器主体的顶部和底部分别设置有上接头和下接头，下端设置有执行机构，内部贯穿过流通道和电缆；所述电缆上下两端分别设置有电缆上接头和电缆下接头；所述筒形控制器主体连接流量计和测控单元；所述执行机构连接有电动可调水嘴；所述过流通道中设置有与所述电动可调水嘴连接的进液口；所述筒形控制器主体上设置有与所述电动可调水嘴连接的出液口；所述流量计和所述执行机构分别与所述测控单元电连接；

所述流量计实时获取分层水量，并传输至所述测控单元，当所述分层水量不在水量预设范围内时，所述测控单元发送控制信号至所述执行机构；所述执行机构接收所述控制信号并调节所述电动可调水嘴的进水量或出水量。

所述控制装置还包括：与所述控制器主体连接的压力计，所述压力计实时获取所述电动可调水嘴前后端的压力，并传输至所述测控单元用于监测地层注入水压力及验证封隔器的密封性。

所述压力计还用于实时获取井下的温度，并传输至所述测控单元。

所述执行机构包括：电机和减速器，

所述减速器降低所述电机的转速且提高所述电机的负载能力；所述电机接收到所述控制信号后，经由所述减速器调节所述电动可调水嘴的进水量或出水量。

所述测控单元通过所述电缆将所述分层水量、所述电动可调水嘴前后端的压力和所述井下的温度传输至外部控制器；所述外部控制器通过所述电缆为所述控制装置供电，并发送数据和/或指令。

所述流量计具体为差压孔板式流量计。

本发明提供的技术方案的有益效果是：该控制装置通过采用机电一体化结构，可实时监测注水井井下参数，并通过执行机构对配注量进行调整；该控制装置通过安装有验封压力计可实现对封隔器的验封；通过电缆可实现与外部控制器之间的数据和控制信号的传输，具有远程操控功能；该控制装置不受井斜限制，适用范围广；通过对各部件的选择使其流量量程宽、耐温耐压等级高，更好地满足实际现场的需求。

附图说明

图1为一种用于注水井井下分层流量的控制装置的结构示意图；

图2为图1沿A-A线剖面的示意图；

图3为执行机构的内部结构示意图；

图4为测控单元与外部控制器之间的连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：筒形控制器主体； 2：上接头；

3：下接头； 4：出液口；

5：电缆上接头； 6：电缆下接头；

7：流量计； 8：验封压力计；

9：电动可调水嘴； 10：执行机构；

11：测控单元； 12：过流通道；

13：电缆； 14：外部控制器；

15：进液口； 101：电机；

102：减速器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1和图2，一种用于注水井井下分层流量的控制装置包括：筒形控制器主体1，

筒形控制器主体1的顶部和底部分别设置有上接头2和下接头3，下端设置有执行机构10，内部贯穿过流通道12和电缆13；电缆13上下两端分别设置有电缆上接头5和电缆下接头6；筒形控制器主体1连接流量计7和测控单元11；执行机构10连接有电动可调水嘴9；过流通道12中设置有与电动可调水嘴9连接的进液口15；筒形控制器主体1上设置有与电动可调水嘴9连接的出液口4；流量计7和执行机构10分别与测控单元11电连接；

流量计7实时获取分层水量，并传输至测控单元11，当分层水量不在水量预设范围内时，测控单元11发送控制信号至执行机构10；执行机构10接收控制信号并调节电动可调水嘴9的进水量或出水量。

其中，水量预设范围根据实际应用中的需要进行设定，例如：预设值为20立方米/天，误差范围为-2至2。当分层水量为23立方米/天时，超出了水量预设范围，测控单元11发送控制信号至执行机构10，执行机构10接收控制信号并调小电动可调水嘴9的进水量；相应地，当分层水量为17立方米/天时，超出了水量预设范围，测控单元11发送控制信号至执行机构10，执行机构10接收控制信号并调大电动可调水嘴9的进水量。

其中，电缆上下两端通过设置有电缆上接头5和电缆下接头6起到固定和密封电缆13的作用。

具体实现时，上接头2和下接头3与油管之间通过31/2TBG（美国石油协会油井管螺纹）型号的连接扣连接；流量计7和测控单元11与筒形控制器主体1之间可以通过丝扣连接，也可以采用其他的方式连接，本发明实施例对此不做限制。

其中，执行机构10包括：电机101和减速器102，减速器102降低电机101的转速且提高电机101的负载能力；电机101接收到控制信号后，经由减速器102调节电动可调水嘴9的进水量或出水量。

实际应用中，当前油层和下层油层之间通过封隔器隔开，为实时监测电动可调水嘴9前后压力，获取封隔器的密封状态，该控制装置还包括：与控制器主体1连接的压力计8，压力计8实时获取电动可调水嘴9前后端压力和井下温度，并传输至测控单元11。

进一步地，为方便地面施工人员对该控制装置的调控，参见图4，测控单元11通过电缆13将分层水量、电动可调水嘴9前后端压力和井下的温度传输至外部控制器14；外部控制器14通过电缆13为井下分层控制装置供电，并发送指令和/或数据。

为了更好的测量到分层水量，该流量计7优选差压孔板式流量计。

具体实现时，本发明实施例对测控单元11、压力计8、电动可调水嘴9、执行机构10和外部控制器14的具体型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

实际应用时，该控制装置中各部件的具体规格参数为：控制器主体1的最大外径为114mm；过流通道12的最小内径为40mm；控制器主体1、上接头2和下接头3的总长度小于2000mm；出液口4的排量小于700m³/d；该控制装置整体所承受的压力小于60Mpa；工作温度小于150℃；抗拉强度大于40t。

该控制装置的工作原理：该控制装置适用于预先下入电缆13的分层注水井完井管柱。井下管柱中的封隔器需采用可通过电缆13的封隔器（对于防砂完井需采用可通过电缆13的插入密封装置）。在完井时逐一下入并连接好电缆13，最终通过电缆13与外部控制器14相连。工作时，外部控制器14通过电缆13向井下控制装置供电并发送指令和/或数据，控制装置根据接收的指令和/或数据，完成验封和调配等工作，并将采集的分层水量、电动可调水嘴9前后端压力和井下温度通过电缆13发送到外部控制器14。

验封时，通过执行机构10将电动可调水嘴9关闭，由压力计8测量出电动可调水嘴9前后端的压力值，进而判断封隔器的密封性。流量调配时，测控单元11控制执行机构10将电动可调水嘴9打开，过流通道12中的水部分通过进液口15流经电动可调水嘴9和出液口4。

进入地层，流量计7测量当前分层水量，测控单元11判断该分层水量是否在水量预设范围内，并控制执行机构10调整电动可调水嘴9的开度，直至分层水量满足要求，允许存在一定的误差。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于注水井井下分层流量的控制装置，包括：筒形控制器主体（1），其特征在于，

所述筒形控制器主体（1）的顶部和底部分别设置有上接头（2）和下接头（3），下端设置有执行机构（10），内部贯穿过流通道（12）和电缆（13）；所述电缆（13）上下两端分别设置有电缆上接头（5）和电缆下接头（6）；所述筒形控制器主体（1）连接流量计（7）和测控单元（11）；所述执行机构（10）连接有电动可调水嘴（9）；所述过流通道（12）中设置有与所述电动可调水嘴（9）连接的进液口（15）；所述筒形控制器主体（1）上设置有与所述电动可调水嘴（9）连接的出液口（4）；所述流量计（7）和所述执行机构（10）分别与所述测控单元（11）电连接；

所述流量计（7）实时获取分层水量，并传输至所述测控单元（11），当所述分层水量不在水量预设范围内时，所述测控单元（11）发送控制信号至所述执行机构（10）；所述执行机构（10）接收所述控制信号并调节所述电动可调水嘴（9）的进水量或出水量。

2.根据权利要求1所述的一种用于注水井井下分层流量的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：与所述控制器主体（1）连接的压力计（8），所述压力计（8）实时获取所述电动可调水嘴（9）前后端的压力，并传输至所述测控单元（11）用于监测地层注入水压力及验证封隔器的密封性。

3.根据权利要求2所述的一种用于注水井井下分层流量的控制装置，其特征在于，所述压力计（8）还用于实时获取井下的温度，并传输至所述测控单元（11）。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于注水井井下分层流量的控制装置，其特征在于，所述执行机构（10）包括：电机（101）和减速器（102），

所述减速器（102）降低所述电机（101）的转速且提高所述电机（101）的负载能力；所述电机（101）接收到所述控制信号后，经由所述减速器（102）调节所述电动可调水嘴（9）的进水量或出水量。

5.根据权利要求3所述的一种用于注水井井下分层流量的控制装置，其特征在于，所述测控单元（11）通过所述电缆（13）将所述分层水量、所述电动可调水嘴（9）前后端的压力和所述井下的温度传输至外部控制器（14）；所述外部控制器（14）通过所述电缆（13）为所述控制装置供电，并发送数据和/或指令。

6.根据权利要求1所述的一种用于注水井井下分层流量的控制装置，其特征在于，所述流量计（7）具体为差压孔板式流量计。