CN104929592A - 水平井找堵水与油层压力监测的管柱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

水平井找堵水与油层压力监测的管柱及其使用方法，本发明公开了一种水平井找堵水与油层压力监测装置，包括位于井上的计算机、工控机；位于井下的固定凡尔装置、二次对接器、丢手接头、多个扶正器、多个电控封隔器、多个配产器；固定凡尔装置包括凡尔球、凡尔球顶杆、液压缸、活塞杆、丝杠、联轴器、电机；电动封隔器包括电路板、电机、联轴器、丝杠、胶筒、活塞、液压油腔、坐封活塞；电路板包括微控制器、A/D转换器、电机控制器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和霍尔传感器；工控机包括微处理器、一人机接口模块、一通信接口模块、本地电源。本发明的有益效果：可根据需要随时坐封和解封，解封后可多次坐封；可解决现有封隔器洗井开关不可靠不稳定的问题，也解决冲砂的问题。

Description

水平井找堵水与油层压力监测的管柱及其使用方法

技术领域

本发明涉及油田找堵水技术领域，具体而言，涉及一种水平井找堵水与油层压力监测的管柱及其使用方法。

背景技术

水平井技术是国内新兴的采油工艺技术，它可以增大井眼与油藏的接触面积，增大泄油面积，减少渗流阻力，大幅度提高单井产量。在水平井技术的应用实践中，尽管水平井具有井段长、泄油面积大和单井产量高等优点，但由于油井生产一段时间后，受底水或边底水的影响，油井含水上升，常规技术无法有效控水，影响水平井的开发效果。因此，进行水平井分层开采找水堵水与油层压力监测一体化管柱研究，可以解决水平井采油开发的诸多问题，实现最有效地控制无效产出层，大大提高水平井的生产效率。常规的找堵水作业无法实现有效控水。

在水平井分层开采的找水堵工艺中，国内外试验与应用的主要技术有三种类型：机械式液压控制编码开关、液压编码控制蓄电池驱动开关、存储预编码控制蓄电池驱动开关、AICD机械式粘度控制方式。

机械式液压控制编码开关在直井中经过多年的应用，已经被证实由于压力控制的不准确性，很难判断井下层段的开关状态。

液压编码控制蓄电池驱动开关与机械式液压控制编码开关除存在相同的问题外，蓄电池的蓄电能力有限，蓄电池电能在井下很难达到预期的使用寿命。

存储预编码控制蓄电池驱动开关除蓄电池电能问题外，是一种不可逆的工艺，只能短期使用进行找水。

AICD智能控水一体化技术(英国Tendeka公司)，该技术要求单层产液量相对较高，产出液能够形成一定的流速，在不确定单层产出液量的前提下，很难选择下入工具的数量，当下入的数量少时，形成截流，下入数量多时，每个过流孔的流量下降，达不到控制的效果。

常规技术无法有效控水，影响水平井的开发效果。因此，进行水平井分层开采找水堵水与油层压力监测一体化管柱研究，可以解决水平井采油开发的诸多问题，实现最有效地控制无效产出层，大大提高水平井的生产效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水平井找堵水与油层压力监测装置，包括：

位于井上的计算机、工控机；

位于井下的固定凡尔装置、二次对接器、丢手接头、多个扶正器、多个电控封隔器、多个配产器；

所述计算机通过数据线与所述工控机相连，所述工控机通过电缆与所述固定凡尔装置和所述二次对接器连接，所述丢手接头、多个所述电控封隔器、多个所述配产器通过电缆连接，每一组电控封隔器和配产器两端各设一个扶正器；

其中，所述固定凡尔装置包括设置在壳体内的凡尔球、凡尔球顶杆、液压缸、活塞杆、丝杠、联轴器、电机；

所述电动封隔器包括设置在壳体内的电路板、电机、联轴器、丝杠、胶筒、活塞、液压油腔、坐封活塞；

所述电路板包括微控制器、A/D转换器、电机控制器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和霍尔传感器，其中，所述压力传感器、所述流量传感器、所述温度传感器与所述A/D转换器通讯，将感测结果发送至所述A/D转换器，经由所述A/D转换器感测结果信号发送至所述微控制器，所述微控制器对该信号进行进一步处理之后通过电缆传输至所述计算机；

所述工控机包括微处理器、一人机接口模块、一通信接口模块、本地电源，所述人机接口模块和所述通信接口模块分别与所述微处理器相互通信，所述本地电源与所述微处理器连接为所述微处理器提供电源，所述工控机还包括与所述微处理器连接的一信号驱动模块、一高压电源模块以及一接收信号预处理模块。

作为本发明进一步的改进，所述电路板还包括稳压电源电路或者电池组。

作为本发明进一步的改进，所述电路板采用稳压电源电路，该稳压电源电路通过通信编解码电路与微控制器连接，用于为控制电路板和电机等井下组件供电。

作为本发明进一步的改进，其中在所述稳压电源电路和所述计算机之间也设置通信编解码电路，或者所述工控机自身可实现通信编解码电路的功能。

作为本发明进一步的改进，所述稳压电源电路包括J型场效应管，第一和第二可变电阻R1,R2，第一BJT管T1，第二BJT管T2，第一和第二电容C1和C2，温敏电阻RS。

作为本发明进一步的改进，J型场效应管的漏极与输入VI和T1的集电极连接，J型场效应管的源极与第一可变电阻R1的第二端连接，J型场效应管的栅极与第一可变电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端、T2的集电极以及T1的基极连接，T1的发射极与输出VO、第二电容C2的第一端连接，T2的发射极与温敏电阻RS的第一端连接，T2的基极与第二电容C2的第二端和第二可变电阻R2的第一端连接，第一电容C1的第二端、温敏电阻RS的第二端和第二可变电阻R2的第二端共同接地。

作为本发明进一步的改进，其中，所述信号驱动模块根据自所述微处理器传送的信号产生相应的驱动信号，并将该驱动信号施加至高压电源模块，所述高压电源模块根据所述微处理器传送的信号以及上述驱动信号执行升压操作，并将升高的电压输出至上述单芯电缆，上述接收信号预处理模块连接在所述电缆和所述微处理器之间，通过该接收信号预处理模块，将自电缆传输的信号经预处理之后传送至所述微处理器。

本发明还提供了一种水平井找堵水与油层压力监测装置的使用方法，包括生产阶段和洗井或冲砂阶段，

其中，生产阶段的步骤包括：

步骤1，通过所述计算机和所述工控机的控制，使所述电动封隔器内的所述电路板控制所述电动封隔器内的电机工作，所述电机通过所述电动封隔器内的所述联轴器带动所述电动封隔器内的所述丝杠旋转，所述丝杠通过螺纹将旋转运动转换为活塞的直线运动，所述活塞向远离所述电机的方向使所述液压油腔的容积变小，被挤出的液压油进入所述坐封活塞旁的腔体内，推动所述坐封活塞挤压所述胶筒，使所述电动封隔器坐封；

步骤2，打开所述配产器，过夜通道打开；

洗井或冲砂阶段的步骤包括：

步骤11，上提抽油杆，使抽油泵柱塞拔出泵筒进入油管；

步骤21，通过所述计算机和所述工控机的控制，控制所述固定凡尔装置内的电机，推动所述凡尔球顶杆动作，将所述凡尔球顶起，关闭油套联通器；

步骤31，电控解封第一级电动封隔器，电控打开第一级配产器，从油管内注入洗井液或冲砂液进行洗井或冲砂；

步骤41，第一级配产器以上部分洗井或冲砂完毕后，关闭第一级配产器，打开下一级电动封隔器和下一级配产器，进行下一井段的洗井或冲砂；

步骤51，重复以上步骤完成剩余井段的洗井或冲砂。

本发明的有益效果为：

1、现有的封隔器只能实现一次性坐封，只能将封隔器从井下起坐后才能解封，而本发明的电动封隔器可根据需要随时坐封和解封，解封后仍可实现多次坐封，多次使用；

2、使用本发明的电动封隔器，通过控制电动封隔器的坐封和解封可以在生产状态和洗井或冲砂状态之间进行转换(坐封时为生产状态，解封时为洗井或冲砂状态)，可解决现有可洗井封隔器的洗井开关不可靠不稳定的问题，也解决了冲砂的问题；

3、通过凡尔固定装置，可将凡尔球顶起，实现正洗井。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种水平井找堵水与油层压力监测装置的结构图；

图2为本发明实施例所述的固定凡尔装置的结构图；

图3为本发明实施例所述的电动封隔器的结构图；

图4为本发明实施例所述的控制电路板的示意图；

图5为本发明实施例所述的稳压电源电路的示意图。

图6为本发明实施例所述的工控机原理示意图；

图7为本发明实施例所述的一种水平井找堵水与油层压力监测装置的使用方法。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明实施例所述的一种水平井找堵水与油层压力监测装置，包括：

位于井上的计算机、工控机；

位于井下的固定凡尔装置、二次对接器、丢手接头、多个扶正器、多个电控封隔器、多个配产器；

计算机通过数据线与工控机相连，工控机通过电缆与固定凡尔装置和二次对接器连接，丢手接头、多个电控封隔器、多个配产器通过电缆连接，每一组电控封隔器和配产器两端各设一个扶正器；

其中，固定凡尔装置包括设置在壳体内的凡尔球、凡尔球顶杆、液压缸、活塞杆、丝杠、联轴器、电机；

电动封隔器包括设置在壳体内的电路板、电机、联轴器、丝杠、胶筒、活塞、液压油腔、坐封活塞；

电路板包括微控制器、A/D转换器、电机控制器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和霍尔传感器，其中，压力传感器、流量传感器、温度传感器与A/D转换器通讯，将感测结果发送至A/D转换器，经由A/D转换器感测结果信号发送至微控制器，微控制器对该信号进行进一步处理之后通过电缆传输至计算机；

工控机包括微处理器、一人机接口模块、一通信接口模块、本地电源，人机接口模块和通信接口模块分别与微处理器相互通信，本地电源与微处理器连接为微处理器提供电源，工控机还包括与微处理器连接的一信号驱动模块、一高压电源模块以及一接收信号预处理模块。

如图2所示，本发明实施例的固定凡尔装置包括。设置在壳体内的凡尔球、凡尔球顶杆、液压缸、活塞杆、丝杠、联轴器、电机。

如图3所示，本发明实施例的电动封隔器包括设置在壳体内的电路板、电机、联轴器、丝杠、胶筒、活塞、液压油腔、坐封活塞。

如图4所示，本发明实施例的控制电路板包括微控制器、A/D转换器、电机控制器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和霍尔传感器，其中，压力传感器、流量传感器、温度传感器与A/D转换器通讯，将感测结果发送至A/D转换器，经由A/D转换器感测结果信号发送至微控制器，微控制器对该信号进行进一步处理之后通过电缆传输至计算机。

优选地，控制电路板还包括稳压电源电路或电池组。

更优选地，控制电路板采用稳压电源电路。该稳压电源电路可通过通信编解码电路与微控制器连接，用于为控制电路板和电机等井下组件供电，根据各组件的需要为相应组件提供5V,12V和/或24V的电压。该优选方式中，可在稳压电源电路和便携式计算机之间也设置通信编解码电路，或者工控机自身可实现通信编解码电路的功能。

如图5所示，本发明实施例的稳压电源电路主要包括J型场效应管，第一和第二可变电阻R1,R2，第一BJT管T1，第二BJT管T2，第一和第二电容C1和C2，温敏电阻RS，其中，J型场效应管的漏极与输入VI和T1的集电极连接，J型场效应管的源极与第一可变电阻R1的第二端连接，J型场效应管的栅极与第一可变电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端、T2的集电极以及T1的基极连接，T1的发射极与输出VO、第二电容C2的第一端连接，T2的发射极与温敏电阻RS的第一端连接，T2的基极与第二电容C2的第二端和第二可变电阻R2的第一端连接，第一电容C1的第二端、温敏电阻RS的第二端和第二可变电阻R2的第二端共同接地。其中第一BJT管T1和第二BJT管T2优选为NPN型硅管。

此外，本发明的稳压电源电路还可包括分压电路(附图中未示出)，用于根据需求为不同组件提供不同电压。

本发明优选采用的上述电源电路耐高温性能好，稳定性高，尤其适合在极端环境下使用，而且，通过采用温敏电阻可实现电源电路的温度补偿，同时实现自动稳压。

如图6所示，本发明实施例的工控机包括微处理器、一人机接口模块、一通信接口模块、本地电源，人机接口模块和通信接口模块分别与微处理器相互通信，本地电源与微处理器连接为微处理器提供电源，工控机还包括与微处理器连接的一信号驱动模块、一高压电源模块以及一接收信号预处理模块。信号驱动模块根据自微处理器传送的信号产生相应的驱动信号，并将该驱动信号施加至高压电源模块，高压电源模块根据微处理器传送的信号以及上述驱动信号执行升压操作，并将升高的电压输出至上述单芯电缆，上述接收信号预处理模块连接在电缆和微处理器之间，通过该接收信号预处理模块，将自电缆传输的信号经预处理之后传送至微处理器。

如图7所示，本发明还提供了一种水平井找堵水与油层压力监测装置的使用方法，包括生产阶段和洗井或冲砂阶段，

其中，生产阶段的步骤包括：

步骤1，通过计算机和工控机的控制，使电动封隔器内的电路板控制电动封隔器内的电机工作，电机通过电动封隔器内的联轴器带动电动封隔器内的丝杠旋转，丝杠通过螺纹将旋转运动转换为活塞的直线运动，活塞向远离电机的方向使液压油腔的容积变小，被挤出的液压油进入坐封活塞旁的腔体内，推动坐封活塞挤压胶筒，使电动封隔器坐封；

步骤2，打开配产器，过夜通道打开；

洗井或冲砂阶段的步骤包括：

步骤11，上提抽油杆，使抽油泵柱塞拔出泵筒进入油管；

步骤21，通过计算机和工控机的控制，控制固定凡尔装置内的电机，推动凡尔球顶杆动作，将凡尔球顶起，关闭油套联通器；

步骤31，电控解封第一级电动封隔器，电控打开第一级配产器，从油管内注入洗井液或冲砂液进行洗井或冲砂；

步骤41，第一级配产器以上部分洗井或冲砂完毕后，关闭第一级配产器，打开下一级电动封隔器和下一级配产器，进行下一井段的洗井或冲砂；

步骤51，重复以上步骤完成剩余井段的洗井或冲砂。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，包括：

位于井上的计算机、工控机；

位于井下的固定凡尔装置、二次对接器、丢手接头、多个扶正器、多个电控封隔器、多个配产器；

所述计算机通过数据线与所述工控机相连，所述工控机通过电缆与所述固定凡尔装置和所述二次对接器连接，所述丢手接头、多个所述电控封隔器、多个所述配产器通过电缆连接，每一组电控封隔器和配产器两端各设一个扶正器；

其中，所述固定凡尔装置包括设置在壳体内的凡尔球、凡尔球顶杆、液压缸、活塞杆、丝杠、联轴器、电机；

所述电动封隔器包括设置在壳体内的电路板、电机、联轴器、丝杠、胶筒、活塞、液压油腔、坐封活塞；

所述电路板包括微控制器、A/D转换器、电机控制器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和霍尔传感器，其中，所述压力传感器、所述流量传感器、所述温度传感器与所述A/D转换器通讯，将感测结果发送至所述A/D转换器，经由所述A/D转换器感测结果信号发送至所述微控制器，所述微控制器对该信号进行进一步处理之后通过电缆传输至所述计算机；

所述工控机包括微处理器、一人机接口模块、一通信接口模块、本地电源，所述人机接口模块和所述通信接口模块分别与所述微处理器相互通信，所述本地电源与所述微处理器连接为所述微处理器提供电源，所述工控机还包括与所述微处理器连接的一信号驱动模块、一高压电源模块以及一接收信号预处理模块。

2.根据权利要求1所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，所述电路板还包括稳压电源电路或者电池组。

3.根据权利要求1所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，所述电路板采用稳压电源电路，该稳压电源电路通过通信编解码电路与微控制器连接，用于为控制电路板和电机等井下组件供电。

4.根据权利要求3所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，其中在所述稳压电源电路和所述计算机之间也设置通信编解码电路，或者所述工控机自身可实现通信编解码电路的功能。

5.根据权利要求3所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，所述稳压电源电路包括J型场效应管，第一和第二可变电阻R1,R2，第一BJT管T1，第二BJT管T2，第一和第二电容C1和C2，温敏电阻RS。

6.根据权利要求5所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，J型场效应管的漏极与输入VI和T1的集电极连接，J型场效应管的源极与第一可变电阻R1的第二端连接，J型场效应管的栅极与第一可变电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端、T2的集电极以及T1的基极连接，T1的发射极与输出VO、第二电容C2的第一端连接，T2的发射极与温敏电阻RS的第一端连接，T2的基极与第二电容C2的第二端和第二可变电阻R2的第一端连接，第一电容C1的第二端、温敏电阻RS的第二端和第二可变电阻R2的第二端共同接地。

7.根据权利要求1所述的水平井找堵水与油层压力监测装置，其特征在于，其中，所述信号驱动模块根据自所述微处理器传送的信号产生相应的驱动信号，并将该驱动信号施加至高压电源模块，所述高压电源模块根据所述微处理器传送的信号以及上述驱动信号执行升压操作，并将升高的电压输出至上述单芯电缆，上述接收信号预处理模块连接在所述电缆和所述微处理器之间，通过该接收信号预处理模块，将自电缆传输的信号经预处理之后传送至所述微处理器。

8.一种如权利要求1所述的水平井找堵水与油层压力监测装置的使用方法，其特征在于，包括生产阶段和洗井或冲砂阶段，

其中，生产阶段的步骤包括：

步骤1，通过所述计算机和所述工控机的控制，使所述电动封隔器内的所述电路板控制所述电动封隔器内的电机工作，所述电机通过所述电动封隔器内的所述联轴器带动所述电动封隔器内的所述丝杠旋转，所述丝杠通过螺纹将旋转运动转换为活塞的直线运动，所述活塞向远离所述电机的方向使所述液压油腔的容积变小，被挤出的液压油进入所述坐封活塞旁的腔体内，推动所述坐封活塞挤压所述胶筒，使所述电动封隔器坐封；

步骤2，打开所述配产器，过夜通道打开；

洗井或冲砂阶段的步骤包括：

步骤11，上提抽油杆，使抽油泵柱塞拔出泵筒进入油管；

步骤21，通过所述计算机和所述工控机的控制，控制所述固定凡尔装置内的电机，推动所述凡尔球顶杆动作，将所述凡尔球顶起，关闭油套联通器；

步骤31，电控解封第一级电动封隔器，电控打开第一级配产器，从油管内注入洗井液或冲砂液进行洗井或冲砂；

步骤41，第一级配产器以上部分洗井或冲砂完毕后，关闭第一级配产器，打开下一级电动封隔器和下一级配产器，进行下一井段的洗井或冲砂；

步骤51，重复以上步骤完成剩余井段的洗井或冲砂。