CN103244084B - 一种石油分层开采控制方法和磁控配产器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油分层开采控制方法，利用从井上向井下投入规定数量的钢球作为控制信号分别控制安装于各产油层的配产器实现分层控制。磁控配产器壳体内轴向设有控制器，控制器包括有电源开关（3）、感应线圈（4）、高能电池（5）、控制器电路板（6）、丝杠传动副（7）、驱动电机（8）、阀芯（9），控制器电路板（6）接收感应线圈（4）感应到的钢球信号，控制驱动电机（8）转动，通过丝杠传动副（7）带动阀芯（9）轴向上下滑动打开或关闭径向连通配产器内外的配产器孔，实现分层控制。该方法具有操作简单、作业成本低、操作可靠性高、不易发生失误的优点。这种配产器使用时安装于油井各个产油层可进行独立控制实现分层采油。

Description

一种石油分层开采控制方法和磁控配产器

技术领域

本发明涉及石油井下工具，具体涉及一种石油分层开采控制方法和应用这种方法实现分层控制的磁控配产器。

背景技术

随着油田进入高含水开发期，分层开采引起的层间矛盾越来越突出，无效注水循环消耗了大量的生产成本。现有配产器有的采用向井下投放电缆的方式进行控制，操作起来比较麻烦，作业成本非常高。有的在井上向井下打压进行控制，但操作可靠性差，失误率比较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有配产器在分层开采中存在的缺点，提供一种操作简单、作业成本低、操作可靠性高、不易发生失误的一种石油分层开采控制方法和应用这种方法控制的磁控配产器。

本发明的技术解决方案是：

一种石油分层开采控制方法，利用从井上向井下投入规定数量的钢球作为控制信号分别控制安装于各产油层的配产器实现分层控制，它包括以下具体步骤：

1）、在配产器上设置钢球通道和能够控制配产器打开或关闭的带有电源的控制器，向准备安装到井下不同层段的配产器控制器中存储入与不同钢球数量相匹配的层位指令信号；

2）、通过抽油管将配产器安装到井下不同采油层的位置，不同层段配产器之间设置有封隔器，配产器处于关闭待命状态；

3）、打开某产油层的配产器时先向井下投入触发装置，使该层配产器控制器的电源开关打开，再在规定时间内从井上向井下投入与在该层配产器控制器中存储的钢球数量层位指令信号相同数量的钢球，各钢球在规定时间内通过该层配产器后，该配产器的控制器动作，控制该层段配产器打开；

4）、关闭该层段配产器时，在规定时间内从井上再向井下投入与在该层配产器控制器中存储的钢球数量层位指令信号相同数量的钢球，各钢球在规定时间内通过该层段配产器后，该配产器的控制器再次动作，控制该配产器关闭，从而实现从井上向井下投钢球控制配产器的目的。

钢球通道在配产器上偏心设置。

应用上述方法控制的磁控配产器，它包括壳体，壳体内轴向设有钢球通道和受井上投下钢球控制的控制器，控制器包括有：

能够受外力触发打开使整套装置处于待工作状态的电源开关；

感应投入钢球信号并传送给控制器电路板的感应线圈；

为整套装置提供工作电源的高能电池；

根据单位时间内感应线圈感应到的钢球数量信号产生控制信号控制驱动电机动作的控制器电路板；

丝杠传动副；

与丝杠传动副丝杠相连的驱动电机；

与丝杠传动副丝母相连的阀芯；

控制器电路板6接收感应线圈4感应到的钢球信号，控制驱动电机8转动，通过丝杠传动副7带动阀芯9轴向上下滑动打开或关闭径向连通配产器内外的配产器孔，实现分层控制。

本发明的技术效果是：该方法具有操作简单、作业成本低、操作可靠性高、不易发生失误的优点。这种配产器使用时安装于油井各个产油层可进行独立控制实现分层采油。磁控配产器硬件结构完全相同只是在非易失存储器中预置了不同的层位指令信号，只有在规定时间内通过此磁控配产器的专用金属球个数与预置层位指令信号完全相同时磁控配产器才会动作。安装时每个层位都相应对应一个不同信息的配产器，每层间隔用封隔器隔开。

由于分层注采难度不断加大，开发设计能够监测各个生产层的产液、含水、压力等参数变化的分层开采工艺，并能根据这一参数的变化随时调整控制不同含水、不同压力的生产层的生产参数，使之在均衡的井筒压力下生产，减少层间干扰，最大限度地发挥每一个小层的生产能力，提高分层采油的开发效果，对高含水阶段治理无效注水循环具有重要意义。本磁控配产器与地面投球装置组合成为完整的控制产层调控系统完全能够解决上述矛盾。

附图说明  

图1为本发明实施例剖视结构图。          

具体实施方式

磁控配产器，如图1所示，它包括壳体1，壳体1内轴向设有钢球通道2和受井上投下钢球控制的控制器，控制器包括有：

能够受外力触发打开使整套装置处于待工作状态的电源开关3；

感应投入钢球信号并传送给控制器电路板的感应线圈4；

为整套装置提供工作电源的高能电池5；

根据单位时间内感应线圈4感应到的钢球数量信号产生控制信号控制驱动电机动作的控制器电路板6；

丝杠传动副7；

与丝杠传动副丝杠相连的驱动电机8；

与丝杠传动副丝母相连的阀芯9；

控制器电路板6接收感应线圈4感应到的钢球信号，控制驱动电机8转动，通过丝杠传动副7带动阀芯9轴向上下滑动打开或关闭径向连通配产器内外的配产器孔，实现分层控制。

壳体1由上接头11、外筒12、外阀座13和下接头14构成，上接头11下端通过螺纹与外筒12上端相连，外筒12下端通过螺纹与外阀座13上端相连，外阀座13的下端通过螺纹与下接头14上端相连，钢球通道2和控制器并排偏心位于外筒12内，控制器还包括有密封头10、密封筒20和内阀座30，密封头10偏心位于外筒12内、下端与密封筒20的上端密封相连，电源开关3安装在密封头10内、电源开关3触发杆的上端从密封头10向上穿出位于密封头10上方，感应线圈4位于密封头10下方安装在密封筒20内，钢球通道2内感应线圈4所对应的设有钢球导轨21，高能电池5和控制器电路板6分别位于感应线圈4下方安装在密封筒20内，驱动电机8位于高能电池5和控制器电路板6下方安装在密封筒20内，内阀座30位于驱动电机8下方、上端与密封筒20下端密封相连、下端偏心插装在外阀座13内，丝杠传动副7丝杠的上端与驱动电机5轴相连、丝母安装在阀芯9上端与丝杠相配合，阀芯9从上向下滑动安装在内阀座30上的阀芯孔301内，内阀座阀芯孔301与径向设于外阀座13外壁上的配产器孔131相连通，阀芯孔301的下端与外阀座13内部相连通。

内阀座30外周壁上与配产器孔131相配合的位置设有一圈与阀芯孔301相连通的外环槽302，外阀座13设有配产器孔131的内壁上设有一圈与外环槽302相配合并与配产器孔131相连通的内环槽132。

阀芯9的下端安装有穿出内阀座30下端的平衡杆91，平衡杆91的下端设有滑动套装在平衡杆91上并护住阀芯9下端的压力平衡帽15，压力平衡帽15上端通过螺纹固定在内阀座30下端、侧壁上设有多个连通压力平衡帽15内部和外阀座13内部的通孔，配产器孔131通过阀芯孔301和压力平衡帽15通孔与外阀座13内部相连通。

密封筒20内螺母上下滑动的位置的上方和下方分别安装有与丝杠传动副7丝母上的卡块相配合的上限位开关16和下限位开关17，电源开关3、感应线圈4、高能电池5、驱动电机6、上限位开关16和下限位开关17分别通过导线与控制器电路板6相连。

外阀座13偏心插装内阀座30位置的侧面设有位于钢球导轨21下方并与外阀座13中心孔相连通的钢球通孔133，上接头11内孔和下接头14内孔通过钢球导轨21、钢球通孔133和外阀座13中心孔相连通构成钢球通道2。

密封头10的下端插接在密封筒20的上端内并与密封筒20之间设有密封圈101，密封头10和密封筒20径向通过顶丝102固定。密封头10上端的一侧顶压在上接头11的下端面上，密封头10上端面从靠近外筒12的一侧向对侧斜向下倾斜形成钢球引导斜面103。

钢球导轨21为焊接在密封头10上端侧面上的截面U形体。

本发明的特点：

它利用井上投放钢球作为指令信号控制配产器工作，感应线圈4捕捉通过钢球通道2的钢球信号，控制器电路板6的核心是中心处理器，它自动接收感应线圈4捕捉到的钢球信号，根据单位时间内接收钢球数量信号控制驱动电机6转动带动阀芯9上下运动，封闭或打开配产器孔，实现分层可控开采。

Claims (10)

1.一种石油分层开采控制方法，其特征在于：利用从井上向井下投入规定数量的钢球作为控制信号分别控制安装于各产油层的配产器实现分层控制，它包括以下具体步骤：

1）、在配产器上设置钢球通道和能够控制配产器打开或关闭的带有电源的控制器，向准备安装到井下不同层段的配产器控制器中存储入与不同钢球数量相匹配的层位指令信号；

2）、通过抽油管将配产器安装到井下不同采油层的位置，不同层段配产器之间设置有封隔器，配产器处于关闭待命状态；

3）、打开某产油层的配产器时先向井下投入触发装置，使该层配产器控制器的电源开关打开，再在规定时间内从井上向井下投入与在该层配产器控制器中存储的钢球数量层位指令信号相同数量的钢球，各钢球在规定时间内通过该层配产器后，该配产器的控制器动作，控制该层段配产器打开；

4）、关闭该层段配产器时，在规定时间内从井上再向井下投入与在该层配产器控制器中存储的钢球数量层位指令信号相同数量的钢球，各钢球在规定时间内通过该层段配产器后，该配产器的控制器再次动作，控制该配产器关闭，从而实现从井上向井下投钢球控制配产器的目的。

2.如权利要求1所述的一种石油分层开采控制方法，其特征在于所述钢球通道在配产器上偏心设置。

3.应用权利要求1所述的石油分层开采控制方法控制的磁控配产器，它包括壳体（1），其特征在于：壳体（1）内轴向设有钢球通道（2）和受井上投下钢球控制的控制器，控制器包括有：

能够受外力触发打开使整套装置处于待工作状态的电源开关（3）；

感应投入钢球信号并传送给控制器电路板的感应线圈（4）；

为整套装置提供工作电源的高能电池（5）；

根据单位时间内感应线圈（4）感应到的钢球数量信号产生控制信号控制驱动电机动作的控制器电路板（6）；

丝杠传动副（7）；

与丝杠传动副丝杠相连的驱动电机（8）；

与丝杠传动副丝母相连的阀芯（9）；

控制器电路板（6）接收感应线圈（4）感应到的钢球信号，控制驱动电机（8）转动，通过丝杠传动副（7）带动阀芯（9）轴向上下滑动打开或关闭径向连通配产器内外的配产器孔，实现分层控制。

4.如权利要求3所述的磁控配产器，其特征在于所述壳体（1）由上接头（11）、外筒（12）、外阀座（13）和下接头（14）构成，上接头（11）下端通过螺纹与外筒（12）上端相连，外筒（12）下端通过螺纹与外阀座（13）上端相连，外阀座（13）的下端通过螺纹与下接头（14）上端相连，钢球通道（2）和控制器并排偏心位于外筒（12）内，控制器还包括有密封头（10）、密封筒（20）和内阀座（30），密封头（10）偏心位于外筒（12）内、下端与密封筒（20）的上端密封相连，电源开关（3）安装在密封头（10）内、电源开关（3）触发杆的上端从密封头（10）向上穿出位于密封头（10）上方，感应线圈（4）位于密封头（10）下方安装在密封筒（20）内，钢球通道（2）内感应线圈（4）所对应的设有钢球导轨（21），高能电池（5）和控制器电路板（6）分别位于感应线圈（4）下方安装在密封筒（20）内，驱动电机（8）位于高能电池（5）和控制器电路板（6）下方安装在密封筒（20）内，内阀座（30）位于驱动电机（8）下方、上端与密封筒（20）下端密封相连、下端偏心插装在外阀座（13）内，丝杠传动副（7）丝杠的上端与驱动电机（5）轴相连、丝母安装在阀芯（9）上端与丝杠相配合，阀芯（9）从上向下滑动安装在内阀座（30）上的阀芯孔（301）内，内阀座阀芯孔（301）与径向设于外阀座（13）外壁上的配产器孔（131）相连通，阀芯孔（301）的下端与外阀座（13）内部相连通。

5.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述内阀座（30）外周壁上与配产器孔（131）相配合的位置设有一圈与阀芯孔（301）相连通的外环槽（302），外阀座（13）设有配产器孔（131）的内壁上设有一圈与外环槽（302）相配合并与配产器孔（131）相连通的内环槽（132）。

6.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述阀芯（9）的下端安装有穿出内阀座（30）下端的平衡杆（91），平衡杆（91）的下端设有滑动套装在平衡杆（91）上并护住阀芯（9）下端的压力平衡帽（15），压力平衡帽（15）上端通过螺纹固定在内阀座（30）下端、侧壁上设有多个连通压力平衡帽（15）内部和外阀座（13）内部的通孔，配产器孔（131）通过阀芯孔（301）和压力平衡帽（15）通孔与外阀座（13）内部相连通。

7.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述密封筒（20）内螺母上下滑动的位置的上方和下方分别安装有与丝杠传动副（7）丝母上的卡块相配合的上限位开关（16）和下限位开关（17），电源开关（3）、感应线圈（4）、高能电池（5）、驱动电机（6）、上限位开关（16）和下限位开关（17）分别通过导线与控制器电路板（6）相连。

8.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述外阀座（13）偏心插装内阀座（30）位置的侧面设有位于钢球导轨（21）下方并与外阀座（13）中心孔相连通的钢球通孔（133），上接头（11）内孔和下接头（14）内孔通过钢球导轨（21）、钢球通孔（133）和外阀座（13）中心孔相连通构成钢球通道（2）。

9.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述密封头（10）的下端插接在密封筒（20）的上端内并与密封筒（20）之间设有密封圈（101），密封头（10）和密封筒（20）径向通过顶丝（102）固定。

10.如权利要求4所述的磁控配产器，其特征在于所述密封头（10）上端的一侧顶压在上接头（11）的下端面上，密封头（10）上端面从靠近外筒（12）的一侧向对侧斜向下倾斜形成钢球引导斜面（103）。