CN105201469A - 无线通讯式注水井分层配注器及注水井无缆配注系统 - Google Patents
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Abstract
无线通讯式注水井分层配注器及注水井无缆配注系统，涉及油田注水井配注技术领域。解决了传统配水器需要利用供电及钢铠电缆与地面联系、钢铠电缆无法满足分层配注的问题。压力传感器单元采集压力信号，并将该压力信号发送至地面控制器；地面控制器通过电缆将测试短接下放至地下目标层的配注器处，同时，发出相应的改变配注器内流量的指令，并通过测试短接、无线通讯模块向供电单元发送供电指令，此时供电单元工作，且驱动单元驱动流量调节单元和流量监测单元工作，调节需要配注物质的流量的多少。注水井无缆配注系统中，无需钢铠电缆与地面联系，配注器通过封隔器连通，位于地下各个层。它还适用于其他场合的分层配注。
Description
技术领域
本发明涉及油田注水井配注技术领域，涉及油田注水、液体流量测控、系统行为遥控、信息存储和通讯、高压密封等技术。
背景技术
随着油田开发技术的进步，深井、超深井、斜井、水平井所占的比例越来越大。由于受到如生产状况、操作成本、作业周期等各种因素的限制，传统钢丝投捞、偏心测调配水工艺技术越来越不能满足分层注水的工作需要。采用注水井分层配注技术，能有效的改善注水开发效果。研究多层配注方案，开发注水井分层配注产品，可以为进一步选择合理，高效的采油工艺措施提供依据。
传统配水器中的供电系统及通讯方式需要通过钢铠电缆连接才能实现，而由于井下压力的作用，该电缆的密封可靠性很难保障，由于钢铠电缆强度有限，钢铠电缆很难满足深井、斜井、水平井等特殊井的起井、下井要求，且传统的配水器投捞工艺也存在着较大的局限性，必须井口泄压才可以作业，不仅耗费人力财力，且环境也会受到严重的破坏。
配注水量的准确性直接影响了注水效果的好坏，因此开发研究针对高精度，高可靠性的井下配注系统是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决传统配水器需要利用供电及钢铠电缆与地面联系、钢铠电缆无法满足深井、斜井、水平井等的分层配注问题，提出了无线通讯式注水井分层配注器及注水井无缆配注系统。
为了克服常规配水器的不足，本发明提出一种无需利用供电及通讯电缆与地面直接联系，置于井下的配注器可以直接完成注水调配功能，并能根据地面指令改变井下各层的配注量。不但可以满足常规直井注水调配的要求，同时可解决深井、斜井、水平井的分层注水调配难题。
注水井无缆配注系统能够直接测量井下流量，实现对注水井下流量的直接实时检测，准确反映井下液体流量的状况，并自动完成必要的调控。系统耐用性强，适合各种复杂的井下工况。
无线通讯式注水井分层配注器，它包括油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5、下连接体6、无线通信单元C1、供电单元C2、驱动单元C3、流量调节单元C4、流量监测单元C5和测试短接C6；
油管接头体1与中心体3通过螺纹连接；过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6从上至下依次插接设置；
无线通信单元C1位于过渡腔体2内部；供电单元C2插接在中心体3和压力传感器单元4腔体之间；驱动单元C3位于压力传感器单元4腔体内部；流量调节单元C4和流量监测单元C5均位于上连接体5内部；测试短接C6设置于内部腔体内，测试短接C6内设置有无线通讯模块，该无线通讯模块用于与无线通信单元C1实现无线通讯；
压力传感器单元4用于采集所在地层深度的压力信号，压力传感器单元4的压力信号输出端连接地面控制器的输入端；地面控制器通过电缆连接测试短接C6的一端；测试短接C6与无线通信单元C1实现无线信号传输；无线通信单元C1的信号输出端连接供电单元C2的信号输入端；供电单元C2的供电信号输出端连接驱动单元C3、流量调节单元C4和流量监测单元C5的供电信号输入端；驱动单元C3的驱动信号输出端同时连接流量调节单元C4和流量监测单元C5的驱动信号输入端。
油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6中任意相邻两个接触面之间均通过O型密封圈轴向密封。
供电单元C2的两端通过O型密封圈与中心体3和压力传感器4隔离。
油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6从上至下依次插接设置的总长度≤1.8米。
注水井无缆配注系统，它包括地面控制器7、N个无线通讯式注水井分层配注器、M个封隔器8和油管9；N和M为正整数；
N个无线通讯式注水井分层配注器通过M个封隔器8从上至下依次间隔密封连接，最下方的无线通讯式注水井分层配注器底部设置有丝堵；最上方的封隔器8通过油管9与地面的井口连通；
地面控制器7的控制信号输出端通过电缆与无线通讯式注水井分层配注器内的测试短接C6的控制信号输入端连接，实现对测试短接C6的上下运动控制。
本发明的优点：本发明能够定时监测并存储井下液体流动数据，无需地面供电及通讯电缆，不存在电缆密封问题，直接置于井下的配水器可以自动完成注水调配功能，并能从地面遥控改变井下各层的目标配注量，且调配过程中无需起下任何井下工具，施工安全性高，满足了深井、斜井、水平井等的分层配注问题。本发明还适用于其他场合的分层配注。
附图说明
图1为实施方式一所述的无线通讯式注水井分层配注器的结构示意图；
图2为实施方式五所述的注水井无缆配注系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的无线通讯式注水井分层配注器，它包括油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5、下连接体6、无线通信单元C1、供电单元C2、驱动单元C3、流量调节单元C4、流量监测单元C5和测试短接C6；
油管接头体1与中心体3通过螺纹连接；过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6从上至下依次插接设置；
无线通信单元C1位于过渡腔体2内部；供电单元C2插接在中心体3和压力传感器单元4腔体之间；驱动单元C3位于压力传感器单元4腔体内部；流量调节单元C4和流量监测单元C5均位于上连接体5内部；测试短接C6设置于内部腔体内，测试短接C6内设置有无线通讯模块，该无线通讯模块用于与无线通信单元C1实现无线通讯；
压力传感器单元4用于采集所在地层深度的压力信号，压力传感器单元4的压力信号输出端连接地面控制器的输入端；地面控制器通过电缆连接测试短接C6的一端；测试短接C6与无线通信单元C1实现无线信号传输；无线通信单元C1的信号输出端连接供电单元C2的信号输入端；供电单元C2的供电信号输出端连接驱动单元C3、流量调节单元C4和流量监测单元C5的供电信号输入端；驱动单元C3的驱动信号输出端同时连接流量调节单元C4和流量监测单元C5的驱动信号输入端。
本实施方式中，压力传感器单元4将地下不同深度的压力信号传送至地面控制器，地面控制器通过电缆将测试短接C6下放至地下目标层的配注器处，同时，地面控制器发出相应的改变配注器内流量的指令，该指令以载波信号的方式传输，该指令通过测试短接中的无线通讯模块将控制指令传送至无线通信单元C1，无线通讯单元C1收到相应的信号后，结束其自身的休眠模式，进入测调模式，即无线通讯单元C1向供电单元C2发送供电指令，此时供电单元C2工作，驱动单元C3驱动流量调节单元C4和流量监测单元C5工作，通过流量调节单元C4和流量检测单元C5调节需要配注物质的流量的多少。压力传感器单元4实时监测目标层配注处的压力，并将该压力信号实时传送给地面控制器，地面控制器根据压力传感器单元4实时传送的压力信号，实时调节地下目标层所需配注物质的流量。
本实施方式中的无线通讯式注水井分层配注器的最大特点采用无线通讯的方式实现通讯，而不是采用传统的钢铠电缆进行通讯，因而彻底回避了与钢铠电缆使用相关的密封等问题。本发明还设计了投放式的测试短接，可通过地面控制系统用电缆将测试短接下放至目标层段的配注器，采用无线通信方式对配注器进行数据交换及指令发送，从而实现配注器存储、监测、读取参数及实现目标层配注要求的数据更新。
具体实施方式二、本具体实施方式是对具体实施方式一所述的无线通讯式注水井分层配注器的进一步说明，本实施方式中，油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6中任意相邻两个接触面之间均通过O型密封圈轴向密封。
具体实施方式三、本具体实施方式是对具体实施方式二所述的无线通讯式注水井分层配注器的进一步说明，本实施方式中，供电单元C2的两端通过O型密封圈与中心体3和压力传感器4隔离。
本实施方式中，采用O型密封圈进行轴向密封，防止了外界干扰，同时保持了配注器内的压力。
具体实施方式四、本具体实施方式是对具体实施方式三所述的无线通讯式注水井分层配注器的进一步说明，本实施方式中，油管接头体1、过渡腔体2、中心体3、压力传感器单元4、上连接体5和下连接体6从上至下依次插接设置的总长度≤1.8米。
具体实施方式五、参照图2说明本实施方式，本实施方式所述的注水井无缆配注系统，它包括地面控制器7、N个无线通讯式注水井分层配注器、M个封隔器8和油管9；N和M为正整数；
N个无线通讯式注水井分层配注器通过M个封隔器8从上至下依次间隔密封连接，最下方的无线通讯式注水井分层配注器底部设置有丝堵；最上方的封隔器8通过油管9与地面的井口连通；
地面控制器7的控制信号输出端通过电缆与无线通讯式注水井分层配注器内的测试短接C6的控制信号输入端连接，实现对测试短接C6的上下运动控制。
本实施方式中，油管接头体用于连接封隔器。在井下每一个生产层段安装一套无线通讯式注水井分层配注器，它们不需要通过钢铠电缆与地面联系，减少了该系统中设置钢铠电缆的空间。井下分层注水是用封隔器将井下管柱对应的各注水层段分隔开，在各层段设置一套无线通讯式注水井分层配注器，对注水状态在不同段进行独立的测调控制，各层段的无线通讯式注水井分层配注器都要利用测试短接与地面联系。
注水井无缆配注系统中，各层段的无线通讯式注水井分层配注器，可以共用一个测试短接C6，也可单独采用各自的测试短接，测试短接之间能够实现无线通讯式的数据传输。
无缆化，随油管下设的各目标配注层段的配注器均无钢铠电缆与地面连接，各配注器均在各自层段独立运行，进行各层段注水量的精确调控。
注水井无缆配注系统是一种井下分层精细注水测控系统。配注器随油管下至目标配注层段，监测当前层段流量、压力、温度等参数，通过对比预先设置层段配注参数，系统进行自动周期性调节，直至符合配注要求。当需更改层段配注参数时，通过地面控制器使用电缆由油管内下放测试短接至目标层段的配注器，测试短接与配注器之间采用无线通信方式进行数据交换及指令发送，从而实现配注器存储、监测、读取参数及实现目标配注要求的数据更新。
当无线通讯式注水井分层配注器(简称配注器)工作一段时间后，为了验证井下配注器是否能够正常工作，在预定的自检时刻(自检周期可设定为15～30天)，地面控制器7通过测试短接C6、无线通讯单元C1、供电单元C2启动驱动单元C3，驱动流量调节单元C4工作，将所有层段阀口全部关闭5分钟，5分钟之后再采用前述方式驱动流量调节单元C4全开5分钟，再将各层配注量调节至目标配注量，在此过程中实时关注水站的单井配注量，如果井下设备运行正常，井上的控制器将会显示相应的数据。
Claims (5)
1.无线通讯式注水井分层配注器，其特征在于，它包括油管接头体(1)、过渡腔体(2)、中心体(3)、压力传感器单元(4)、上连接体(5)、下连接体(6)、无线通信单元(C1)、供电单元(C2)、驱动单元(C3)、流量调节单元(C4)、流量监测单元(C5)和测试短接(C6)；
油管接头体(1)与中心体(3)通过螺纹连接；过渡腔体(2)、中心体(3)、压力传感器单元(4)、上连接体(5)和下连接体(6)从上至下依次插接设置；无线通信单元(C1)位于过渡腔体(2)内部；供电单元(C2)插接在中心体(3)和压力传感器单元(4)腔体之间；驱动单元(C3)位于压力传感器单元(4)腔体内部；流量调节单元(C4)和流量监测单元(C5)均位于上连接体(5)内部；测试短接(C6)设置于内部腔体内，测试短接(C6)内设置有无线通讯模块，该无线通讯模块用于与无线通信单元(C1)实现无线通讯；
压力传感器单元(4)用于采集所在地层深度的压力信号，压力传感器单元(4)的压力信号输出端连接地面控制器的输入端；地面控制器通过电缆连接测试短接(C6)的一端；测试短接(C6)与无线通信单元(C1)实现无线信号传输；无线通信单元(C1)的信号输出端连接供电单元(C2)的信号输入端；供电单元(C2)的供电信号输出端连接驱动单元(C3)、流量调节单元(C4)和流量监测单元(C5)的供电信号输入端；驱动单元(C3)的驱动信号输出端同时连接流量调节单元(C4)和流量监测单元(C5)的驱动信号输入端。
2.根据权利要求1所述的无线通讯式注水井分层配注器，其特征在于，油管接头体(1)、过渡腔体(2)、中心体(3)、压力传感器单元(4)、上连接体(5)和下连接体(6)中任意相邻两个接触面之间均通过O型密封圈轴向密封。
3.根据权利要求1所述的无线通讯式注水井分层配注器，其特征在于，供电单元(C2)的两端通过O型密封圈与中心体(3)和压力传感器(4)隔离。
4.根据权利要求1所述的无线通讯式注水井分层配注器，其特征在于，油管接头体(1)、过渡腔体(2)、中心体(3)、压力传感器单元(4)、上连接体(5)和下连接体(6)从上至下依次插接设置的总长度≤1.8米。
5.注水井无缆配注系统，其特征在于，它包括地面控制器(7)、N个无线通讯式注水井分层配注器、M个封隔器(8)和油管(9)；N和M为正整数；
N个无线通讯式注水井分层配注器通过M个封隔器(8)从上至下依次间隔密封连接，最下方的无线通讯式注水井分层配注器底部设置有丝堵；最上方的封隔器(8)通过油管(9)与地面的井口连通；地面控制器(7)的控制信号输出端通过电缆与无线通讯式注水井分层配注器内的测试短接(C6)的控制信号输入端连接，实现对测试短接(C6)的上下运动控制。
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