CN104563985B - 一种数字式分注测试调配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气井注水技术领域，具体涉及一种数字式分注测试调配系统，包括数字式配水器、井下测控仪和地面控制调节系统，井下测控仪和地面控制调节系统通过电缆连接。本发明以实现自动测调、压力流量实时监测计量，摆脱了反复的机械投捞工序，彻底解决了以往以往工艺中因反复投捞作业带来的测试调配成功率和效率低的问题；当需要改变配注时，采用电缆携带井下控制仪与井下数字配水器无线对接进行作业，测调结果与监测历史数据可在地面控制器和电脑数据采集处理系统中同步显示，实现了分层注水连续监测和自动配注功能，提高了测调手段的智能化水平，对精细注水具有现实的指导意义。

Description

一种数字式分注测试调配系统及方法

技术领域

本发明属于油气井注水技术领域，具体涉及一种数字式分注测试调配系统及方法。

背景技术

油田注水开发多采用偏心分注工艺或桥式偏心分注工艺，这两种工艺都基于偏心孔安装堵塞器的工艺进行测试调配，都需要对堵塞器进行投捞作业。

目前，随着油田开发的深入，分层注水工艺需要对各小层流量定期进行测试，以便掌握注水井各层吸水状况以及各层系统压力变化规律，指导合理调配测试周期。而采用钢丝或者电缆操作时，工艺操作的反复投捞次数多、投捞成功率低，而且水嘴调配精度差。一次测调确定水嘴21开度后，井下地质条件变化引起的流量变化量不能实时监测，且要达到配注量只能在下次测调时进行调节。尤其近年来，大斜度井、深井和采出水回注井逐年增多，无论是采用钢丝还是电缆测调，均需要精细的机械式导向、定位、对接来实现投捞测试。同时，受井斜、井深、采出水水质复杂、配水器导向机构和测调仪器加工精度等因素的影响，在复杂井型上的测调难度更大。

发明内容

本发明的目的是克服分层注水现有测试调配技术存在的问题，解决常规工艺在大斜度井、深井和采出水回注井中测试调配的难题。

为此，本发明提供了一种数字式分注测试调配系统，包括数字式配水器、井下测控仪和地面控制调节系统，所述井下测控仪和地面控制调节系统通过电缆连接；

所述数字式配水器设有无线模块、中央模块、流量测试系统和流量调节系统；

所述井下测控仪通过无线信号将地面控制调节系统的流量指令输送给无线模块，无线模块将接收到的信号传输给中央模块，中央模块将配注量数据存储；

所述流量测试系统和流量调节系统通过流量计过流通道连接，流量测试系统和流量调节系统均与中央模块电连接，所述流量测试系统将流量测量数据传输给中央模块，中央模块将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块向流量调节系统发送指令实现流量调配；

井下测控仪将地面控制调节系统的指令传送给数字式配水器的同时，通过无线模块读取数字式配水器的流量测量数据，并将流量测量数据传送给地面控制调节系统。

所述流量测试系统设于数字式配水器内，该流量测试系统包括对称设于流量计过流通道内壁的孔板、穿过流量计过流通道引出的导压管、与导压管依次连通且互相串联的的压差传感器、正向单向阀、反向单向阀和波纹管，导压管有两条，分别与压差传感器、正向单向阀、反向单向阀和波纹管的上下端连通；

所述压差传感器的外侧设有感应片，该感应片通过电缆与中央模块连接。

所述流量调节系统设于数字式配水器内，包括电机、与电机连接的动力传动杆、设于流量计过流通道侧壁的水嘴以及设于流量计过流通道内与动力传动杆连接的活动筒。

所述井下测控仪内设有通讯电路，井下测控仪的上端设有电磁感应钢、下端设有读取模块，所述通讯电路通过电缆与电磁感应钢、读取模块、地面控制调节系统连接。

所述地面控制调节系统包括电脑、与电脑连接的地面控制器，该地面控制器通过电缆与井下测控仪连接。

所述数字式配水器内设有中心管道，所述流量测试系统、流量调节系统均设于中心管道之外。

本发明还提供了一种数字式分注测试调配方法，包括以下步骤：

步骤1）将工具串下入油井套管：从上到下依次将套管保护封隔器、数字式配水器、封隔器、预置工作筒、单流阀、筛管、丝堵与油管分节连接后下入套管内；

步骤2）开启数字式配水器，在中央模块的指令下，电机开启，拖动动力传动杆运动，活动筒向下运动打开水嘴至预设位置，对油气井进行注水；

步骤3）压力传感器对流量进行测试，并将流量测量数据通过感应片传输给中央模块，中央模块将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块向流量调节系统发送指令，将水嘴的开度调节到配注需求；

步骤4）在正常注水过程中，中央模块将感应片传来的数据进行存储，并随时通过流量调节系统完成配注调节，实现自动测试调节；

步骤5）当配注需要调整时，启动地面控制调节系统，通过电缆将井下控制仪送入数字式配水器的中心管道内；

步骤6）井下测控仪将地面设置的配注量信息，通过读取模块的天线传输给数字式配水器，无线模块通过其天线接收到信号后，传输给中央模块，完成无线对接后，对油气井注水量进行调节；

步骤7）当多层段配注需要调整时，将井下控制器放置到下一级的数字式配水器的中心管道内，读取中央模块所存储的流量测试数据，并将流量测量数据通过电缆反馈给地面控制器，地面控制器系统判断需要调节的配水量，并将指令回传给中央模块，流量调节系统依据指令开启开启电机，拖动动力传动杆伸展运动，使得活动筒上下运动，调节水嘴开度；

步骤8）重复步骤7）完成各注水层段注水量的调节后，收回井下控制器，按照调整后的配注量重新注水。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、采用数字式配水器形成一种全新分注测试调配方法，通过数字式配水器的流量测试与调节系统，以及中央模块，可以实现自动测调、压力流量实时监测计量，摆脱了反复的机械投捞工序，彻底解决了以往以往工艺中因反复投捞作业带来的测试调配成功率和效率低的问题。

2、当需要改变配注时，采用电缆携带井下控制仪与井下数字配水器无线对接进行作业，测调结果与监测历史数据可在地面控制器和电脑数据采集处理系统中同步显示，实现了分层注水连续监测和自动配注功能，提高了测调手段的智能化水平，对精细注水具有现实的指导意义。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明数字式配水器5的结构示意图；

图2是本发明整体实施的结构示意图；

图3是本发明地面控制器27的结构示意图。

图中：1、注水井口；2、套管；3、油管；4、套管保护封隔器6；5、数字式配水器；6、封隔器；7、预置工作筒；8、单流阀；9、筛管；10、丝堵；11、流量计过流通道；12、压差传感器；13、正向单向阀；14、反向单向阀；15、波纹管；16、孔板；17、感应片；18、导压管；19、电机；20、、动力传动杆；21、水嘴；22、活动筒；23、无线模块；24、中央模块；25、电缆；26、电脑；27、地面控制器；28、流量测试系统；29、流量调节系统；30、中心管道；31、井下控制仪；32、电磁感应钢；33、通讯电路；34、读取模块。

具体实施方式

实施例1：

为了克服分层注水现有测试调配技术存在的问题，解决常规工艺在大斜度井、深井和采出水回注井中测试调配的难题。本实施例提供了一种数字式分注测试调配系统，包括数字式配水器5、井下测控仪和地面控制调节系统，井下测控仪和地面控制调节系统通过电缆连接；

数字式配水器5设有无线模块23、中央模块24、流量测试系统28和流量调节系统29；井下测控仪通过无线信号将地面控制调节系统的流量指令输送给无线模块23，无线模块23将接收到的信号传输给中央模块24，中央模块24将配注量数据存储；

流量测试系统28和流量调节系统29通过流量计过流通道11连接，流量测试系统28和流量调节系统29均与中央模块24电连接，所述流量测试系统28将流量测量数据传输给中央模块24，中央模块24将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块24向流量调节系统29发送指令实现流量调配；

井下测控仪将地面控制调节系统的指令传送给数字式配水器5的同时，通过无线模块23读取数字式配水器5的流量测量数据，并将流量测量数据传送给地面控制调节系统。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1所示，流量测试系统28包括对称设于流量计过流通道11内壁的孔板16、穿过流量计过流通道11引出的导压管18、与导压管18依次连通且互相串联的的压差传感器12、正向单向阀13、反向单向阀14和波纹管15，导压管18有两条，分别与压差传感器12、正向单向阀13、反向单向阀14和波纹管15的上下端连通。

压差传感器12的外侧设有感应片17，该感应片17通过电缆与中央模块24连接。孔板16镶嵌在流量计过流通道11的内壁，用来产生压力损失以便差压传感器的计量，导压管18从孔板16两侧的流量计过流通道11的内壁贯穿外壁引出，压差传感器12两端密封有硅油，缓冲压力冲击；正向单向阀13、反向单向阀14和波纹管15用来保护差压传感器，当过流通道传来的压力过大时，正向单向阀13和反向单向阀14打开以缓解压力，当瞬间压力变化过大时，波纹管15开始工作，以保护差压传感器；感应片17外贴在压差传感器12的外侧，以便将数据通过电缆25传输给中央模块24。

流量调节系统29设于数字式配水器5内，包括电机19、与电机19连接的动力传动杆20、设于流量计过流通道11侧壁的水嘴21以及设于流量计过流通道11内与动力传动杆20连接的活动筒22。电机19带动动力传动杆20伸缩运动，活动筒22在伸缩运动中上下移动，控制水嘴21的开度以实现流量调节与控制；由流量计过流通道11流入流量调节系统29的流体，经过水嘴21进入油套环空，实现注水。

无线模块23和中央模块24并行的插接数字式配水器5下接头上，彼此之间以电缆25相连，无线模块23上具有天线，可将配水器中心管传来的无线信号传输给中央模块24，同时将中央模块24所监测存储的井下数据传输给井下控制仪31的无线系统。

实施例3：

本实施例提供了一种数字式分注测试调配方法，包括以下步骤：

步骤1）将工具串下入油井套管2：从上到下依次将套管保护封隔器4、数字式配水器5、封隔器6、预置工作筒7、单流阀8、筛管9、丝堵10与油管3分节连接后下入套管2内，如图2所示，注水井口1配注到注水井的流体，通过油管3到达数字式配水器5，经过自动测试调配后进入地层；

步骤2）开启数字式配水器5，在中央模块24的指令下，电机19开启，拖动动力传动杆20运动，活动筒22向下运动打开水嘴21至预设位置，对油气井进行注水；

步骤3）压力传感器对流量进行测试，并将流量测量数据通过感应片17传输给中央模块24，中央模块24将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块24向流量调节系统29发送指令，将水嘴21的开度调节到配注需求；

步骤4）在正常注水过程中，中央模块24将感应片17传来的数据进行存储，并随时通过流量调节系统29完成配注调节，实现自动测试调节；

步骤5）当配注需要调整时，启动地面控制调节系统，通过电缆将井下控制仪31送入数字式配水器5的中心管道30内；

如图3所示，地面控制调节系统包括电脑26、与电脑26连接的地面控制器27，该地面控制器27通过电缆与井下测控仪连接；井下测控仪内设有通讯电路33，井下测控仪的上端设有电磁感应钢32、下端设有读取模块34，通讯电路33通过电缆与电磁感应钢32、读取模块34、地面控制调节系统连接。电磁感应磁钢根据磁感应确定位置，当读取模块34与无线模块23的距离小于3m时，停止移动；

步骤6）井下测控仪将地面设置的配注量信息，通过读取模块34的天线传输给数字式配水器5，无线模块23通过其天线接收到信号后，传输给中央模块24，完成无线对接后，对油气井注水量进行调节；

步骤7）当多层段配注需要调整时，将井下控制器放置到下一级的数字式配水器5的中心管道30内，读取中央模块24所存储的流量测试数据，并将流量测量数据通过电缆反馈给地面控制器27，地面控制器27系统判断需要调节的配水量，并将指令回传给中央模块24，流量调节系统29依据指令开启开启电机19，拖动动力传动杆20伸展运动，使得活动筒22上下运动，调节水嘴21开度；

步骤8）重复步骤7）完成各注水层段注水量的调节后，收回井下控制器，按照调整后的配注量重新注水。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：包括数字式配水器（5）、井下测控仪和地面控制调节系统，所述井下测控仪和地面控制调节系统通过电缆连接；

所述数字式配水器（5）设有无线模块（23）、中央模块（24）、流量测试系统（28）和流量调节系统（29）；

所述井下测控仪通过无线信号将地面控制调节系统的流量指令输送给无线模块（23），无线模块（23）将接收到的信号传输给中央模块（24），中央模块（24）将配注量数据存储；

所述流量测试系统（28）和流量调节系统（29）通过流量计过流通道（11）连接，流量测试系统（28）和流量调节系统（29）均与中央模块（24）电连接，所述流量测试系统（28）将流量测量数据传输给中央模块（24），中央模块（24）将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块（24）向流量调节系统（29）发送指令实现流量调配；

井下测控仪将地面控制调节系统的指令传送给数字式配水器（5）的同时，通过无线模块（23）读取数字式配水器（5）的流量测量数据，并将流量测量数据传送给地面控制调节系统。

2.根据权利要求1所述的一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：所述流量测试系统（28）设于数字式配水器（5）内，该流量测试系统（28）包括对称设于流量计过流通道（11）内壁的孔板（16）、穿过流量计过流通道（11）引出的导压管（18）、与导压管（18）依次连通且互相串联的压差传感器（12）、正向单向阀（13）、反向单向阀（14）和波纹管（15），导压管（18）有两条，分别与压差传感器（12）、正向单向阀（13）、反向单向阀（14）和波纹管（15）的上下端连通；

所述压差传感器（12）的外侧设有感应片（17），该感应片（17）通过电缆与中央模块（24）连接。

3.根据权利要求1所述的一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：所述流量调节系统（29）设于数字式配水器（5）内，包括电机（19）、与电机（19）连接的动力传动杆（20）、设于流量计过流通道（11）侧壁的水嘴（21）以及设于流量计过流通道（11）内与动力传动杆（20）连接的活动筒（22）。

4.根据权利要求1所述的一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：所述井下测控仪内设有通讯电路（33），井下测控仪的上端设有电磁感应钢（32）、下端设有读取模块（34），所述通讯电路（33）通过电缆与电磁感应钢（32）、读取模块（34）、地面控制调节系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：所述地面控制调节系统包括电脑（26）、与电脑（26）连接的地面控制器（27），该地面控制器（27）通过电缆与井下测控仪连接。

6.根据权利要求1所述的一种数字式分注测试调配系统，其特征在于：所述数字式配水器（5）内设有中心管道（30），所述流量测试系统（28）、流量调节系统（29）均设于中心管道（30）之外。

7.一种数字式分注测试调配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将工具串下入套管（2）：从上到下依次将套管保护封隔器（4）、数字式配水器（5）、封隔器（6）、预置工作筒（7）、单流阀（8）、筛管（9）、丝堵（10）与油管（3）分节连接后下入套管（2）内；

步骤2）开启数字式配水器（5），在中央模块（24）的指令下，电机（19）开启，拖动动力传动杆（20）运动，活动筒（22）向下运动打开水嘴（21）至预设位置，对油气井进行注水；

步骤3）压力传感器对流量进行测试，并将流量测量数据通过感应片（17）传输给中央模块（24），中央模块（24）将数据存储并对比配注量数据，当流量与配注量不符时，中央模块（24）向流量调节系统（29）发送指令，将水嘴（21）的开度调节到配注需求；

步骤4）在正常注水过程中，中央模块（24）将感应片（17）传来的数据进行存储，并随时通过流量调节系统（29）完成配注调节，实现自动测试调节；

步骤5）当配注需要调整时，启动地面控制调节系统，通过电缆将井下控制仪（31）送入数字式配水器（5）的中心管道（30）内；

步骤6）井下测控仪将地面设置的配注量信息，通过读取模块（34）的天线传输给数字式配水器（5），无线模块（23）通过其天线接收到信号后，传输给中央模块（24），完成无线对接后，对油气井注水量进行调节；

步骤7）当多层段配注需要调整时，将井下控制器放置到下一级的数字式配水器（5）的中心管道（30）内，读取中央模块（24）所存储的流量测试数据，并将流量测量数据通过电缆反馈给地面控制器（27），地面控制器（27）系统判断需要调节的配水量，并将指令回传给中央模块（24），流量调节系统（29）依据指令开启开启电机（19），拖动动力传动杆（20）伸展运动，使得活动筒（22）上下运动，调节水嘴（21）开度；

步骤8）重复步骤7）完成各注水层段注水量的调节后，收回井下控制器，按照调整后的配注量重新注水。