CN105422061A - 一种分注井智能测调与监测工艺装置及其测调与监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气井注水技术领域，特别涉及一种分注井智能测调与监测工艺装置及其测调与监测方法，采用智能配水器形成一种全新的智能分注、测试调配与数据检测模式，实现自动配注、测调与监测等功能，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。当配注不合格时，采用智能测调仪与智能配水器在井下无线对接进行作业，井下监测历史数据通过电缆回传至地面，可在地面控制仪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

一种分注井智能测调与监测工艺装置及其测调与监测方法

技术领域

本发明属于油气井注水技术领域，特别涉及一种分注井智能测调与监测工艺装置及其测调与监测方法，采用智能配水器、智能测调仪与地面控制仪形成一种全新的智能分注、测试调配与数据检测模式，解决常规工艺在大斜度井、深井和采出水回注井精细化配水、测试、调配和监测的难题。

背景技术

油田注水开发测试调配工艺均随着分注工艺的发展而衍生，常用的分注工艺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，需要对堵塞器进行钢丝投捞作业。

目前，随着油田开发的深入，精细分层注水工艺对测调技术提出了更高的要求，不仅需要对各小层流量定期进行测试调节，还需随时监测注水井各层吸水状况以及各层系统压力变化规律，以便指导制定合理的调配测试周期。

而目前的测调工艺在开始配注后，并不能实时监测井下地质条件变化引起的流量、压力和温度等因素的变化量；当配注不合格时，需要上动力后投捞水嘴调节。

发明内容

本发明的目的是为了实现分注井智能测调与监测，解决现有分层注水测试调配技术存在的问题，实现自动配注、测调与监测等功能，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，本发明提供了一种分注井智能测调与监测工艺装置，包括位于地面的电连接的电脑和地面控制仪，还包括安装在注水井口上的防喷管以及位于井内的套管、油管管柱，油管管柱包括由油管短节自上而下串接的智能配水器、预置工作筒、单流阀、筛管和丝堵，地面上还置有试井车，试井车上有电缆盘绕器，电缆盘绕在该电缆盘绕器上，电缆一端电连接着地面控制仪，另一端穿过防喷管和注水井口并在其端部连接着智能测调仪；井内油套环空内安装着多个封隔器，智能配水器的上方和下方位置均有封隔器。

所述的智能配水器包括智能配水器腔体和位于其内部的中心管道，中心管道的上端和下端分别串接油管短节形成油管管柱，智能配水器腔体和中心管道间的环空内装有无线收发器、中央处理器和流量计过流通道；

所述的中心管道侧壁上设有一个过流孔，流量计过流通道一端与中心管道侧壁过流孔连通，另一端导出智能配水器腔体外，在智能配水器腔体腔壁上形成水嘴，所述的流量计过流通道中装有流量压力计量装置，该流量压力计量装置与中央处理器电连接，中央处理器与无线收发器电连接，所述的水嘴处设置有活动筒，活动筒连接伸缩杆，伸缩杆连接开启电机，开启电机电连接中央处理器。

所述的流量压力计量装置包括镶嵌在流量计过流通道内壁上的孔板，流量计过流通道内位于孔板上方和下方的位置分别连通着导压管，通过两个导压管将一个压差传感器、一个正向单向阀、一个反向单向阀和一个波纹管分别并联接通着流量计过流通道，压差传感器和波纹管上分别安装有感应片，感应片通过电线连接中央处理器。

所述的活动筒安装在流量计过流通道端部的水嘴内侧，水嘴内侧设置有分管，该分管内装着开启电机，开启电机连接着伸缩杆，伸缩杆连接作用于活动筒，控制活动筒活动调节水嘴开启的大小。

所述的智能测调仪包括智能测调仪壳体，智能测调仪壳体内部设置有电磁感应钢、通讯电线和读写器，电磁感应钢安装在智能测调仪壳体内腔中，通讯电线上端连接电缆，下端穿过电磁感应钢后连接着读写器。

一种上述分注井智能测调与监测工艺装置的测调与监测方法，包括如下步骤：

第一步：在待注水的注水井内安装分注井智能测调与监测工艺装置，下放电缆，将智能测调仪下放至井中，直至智能测调仪下放至智能配水器处距离无线收发器m内，在电脑输入调节指令传递给智能测调仪，智能测调仪将指令通过无线收发器给中央处理器，由中央处理器控制开启电机动作，通过调节活动筒控制水嘴开度；

第二步：继续下放智能测调仪至下一组智能配水器处，重复第二步，实现该级注水层的配注；

第三步：重复第三步，直至下放至最下一级智能配水器处，完成所有注水层的配注；

第四步：各注水层段全部配注完毕后，收回所述智能测调仪，按配注量注水；

第五步：压差传感器和波纹管分别采集流量计过流通道内的压力和流量信号，并将信号传递给中央处理器进行存储，中央处理器控制开启电机动作，通过调节活动筒控制水嘴开度，实时自动监控水嘴开度直至中央处理器接到下一个调节配注量信号；

第六步：重新下放智能测调仪至井中，直至智能测调仪下放至智能配水器处距离无线收发器2m内，无线收发器将中央处理器的实时流量压力信号传递给智能测调仪，再通过电缆传递给地面的电脑和地面控制仪，地面控制仪判断需要调节的配水量，并由电脑输入调节指令传递给智能测调仪，智能测调仪将指令通过无线收发器给中央处理器，由中央处理器控制开启电机动作，通过调节活动筒控制水嘴开度，实现智能配水器配注量的调节；

第七步：继续下放智能测调仪，重复第六步，直至所有注水层的智能配水器都完成重新调整；

第八步：各注水层段全部调节完毕后，收回所述智能测调仪（19），按照调整后的配注量重新注水。

本发明的有益效果：

1、采用智能配水器形成一种全新的智能分注、测试调配与数据检测模式，实现自动配注、测调与监测等功能，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。

2、当配注不合格时，采用智能测调仪与智能配水器在井下无线对接进行作业，井下监测历史数据通过电缆回传至地面，可在地面控制仪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。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是智能测调仪处于智能配水器内部时候的结构图。

图3是智能配水器的工作原理示意图。

附图标记说明：1、电脑；2、地面控制仪；3、试井车；4、电缆；5、防喷管；6、注水井口；7、套管；8、油管短节；9、套管保护封隔器；10、智能测调仪壳体；11、封隔器；12、智能配水器；13、预置工作筒；14、单流阀；15、筛管；16、丝堵；17、智能配水器腔体；18、中心管道；19、智能测调仪；20、电磁感应钢；21、通讯电线；22、读写器；23、无线收发器；24、流量计过流通道；25、压差传感器；26、孔板；27、感应片；28、导压管；29、开启电机；30、伸缩杆；31、水嘴；32、活动筒；33、中央处理器；34、电线；35、正向单向阀；36、反向单向阀；37、波纹管。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种分注井智能测调与监测工艺装置，如图1所示，包括位于地面的电连接的电脑1和地面控制仪2，还包括安装在注水井口6上的防喷管5以及位于井内的套管7、油管管柱，油管管柱包括由油管短节8自上而下串接的智能配水器12、预置工作筒13、单流阀14、筛管15和丝堵16，地面上还置有试井车3，试井车3上有电缆盘绕器，电缆4盘绕在该电缆盘绕器上，电缆4一端电连接着地面控制仪2，另一端穿过防喷管5和注水井口6并在其端部连接着智能测调仪19；井内油套环空内安装着多个封隔器11，智能配水器12的上方和下方位置均有封隔器11。

注水井口6安装在所述油管管柱的最上端，在井内的油套环空中，油管管柱上段外部安装一个套管保护封隔器9，套管保护封隔器9和下方的封隔器11将智能配水器12限制在一个空间内，这样，无论装几个智能配水器12，只需要在其下方位置装一个封隔器11，即可使得多个智能配水器12装在同一个管柱上并且分区布置，实现分层注水的功能。

在待调节配注量的注水井口安装好本装置，开启电脑1、地面控制仪2，通过电缆4带动智能测调仪19进入智能配水器腔体12内；智能测调仪19将地面设置的配注量信息，传输给智能配水器12，完成无线对接后，智能配水器12准备对油气井注水量进行调节。完成本层注水调配后，智能测调仪19继续下降至下一层智能配水器12进行调节，直至将所有层段全部调节完成，各注水层段全部调节完毕后，收回所述智能测调仪19，拆除防喷管等地面设施，拧紧测试阀门，按照调整后的配注量重新注水。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上对智能配水器12进一步进行说明，结合图2和图3所示，本实施例中，智能配水器12包括智能配水器腔体17和位于其内部的中心管道18，中心管道18的上端和下端分别串接油管短节8形成油管管柱，智能配水器腔体17和中心管道18间的环空内装有无线收发器23、中央处理器33和流量计过流通道24。

中心管道18侧壁上设有一个过流孔，流量计过流通道24一端与中心管道18侧壁过流孔连通，另一端导出智能配水器腔体17外，在智能配水器腔体17腔壁上形成水嘴31，所述的流量计过流通道24中装有流量压力计量装置，该流量压力计量装置与中央处理器33电连接，中央处理器33与无线收发器23电连接，所述的水嘴31处设置有活动筒32，活动筒32连接伸缩杆30，伸缩杆30连接开启电机29，开启电机29电连接中央处理器33。

本实施例的这种结构，可以分为三大部分，如图2和图3所示，包括测试系统A、调节系统B和控制系统C。测试系统A包括流量计过流通道24和流量压力计量装置。调节系统B包括电机29、动力传动杆30、水嘴31和活动筒32。电机29带动动力传动杆30伸缩运动，活动筒32在伸缩运动中上下移动；由流量计过流通道24流入调节系统B的流体，经过水嘴31进入油套环空。控制系统C包括无线收发器23和中央处理器33。

井下智能测调时，具体步骤为：

第一步，在待注水的注水井内安装好装置，智能配水器12在中央模块33的指令下，开启电机34，拖动动力传动杆30伸展运动，使得活动筒32向下运动，打开水嘴31至预设位置，对油气井进行注水；

第二步，测试系统A在水嘴31打开后启动工作，流量压力计量装置每隔一天自动测试流量一次，并将流量测量数据传输给中央模块33，中央模块33将数据存储并对比配注，当流量与配注不符合时，发出指令，重复第一步的步骤，将水嘴31的开度调节到配注需求；

第三步，在正常注水过程中，控制系统C自动将流量压力计量装置传来的数据存储在中央模块33中，并随时通过调节系统B完成配注调节，实现智能测试与调节。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上对流量压力计量装置进行详细介绍，流量压力计量装置包括镶嵌在流量计过流通道24内壁上的孔板26，流量计过流通道24内位于孔板26上方和下方的位置分别连通着导压管28，通过两个导压管28将一个压差传感器25、一个正向单向阀35、一个反向单向阀36和一个波纹管37分别并联接通着流量计过流通道24，压差传感器25和波纹管37上分别安装有感应片27，感应片27通过电线34连接中央处理器33。

智能配水器12整体为筒状结构，图2和图3中，正向单向阀35、反向单向阀36和波纹管37均以环状的排布方式排列在智能配水器腔体17和中心管道18形成的环空中，图中为展开式分布图。

本实施例的这种流量压力计量装置可同时测得压力和流量数据，其中压差传感器25测压力，波纹管37测流量，孔板26的存在使得流量计过流通道24内形成压力差，为压差传感器25测试提供条件，通过导压管28形成连通，使得导压管28内和流量计过流通道24环境相同，然后由压差传感器25、波纹管37测得压力和流量数据，正向单向阀35和反向单向阀36能对波纹管37起到保护的作用，利用分流防止管内压力流量过大造成波纹管37的损坏。测得数据后，由安装在压差传感器25和波纹管37上的感应片27转换为信号数据，感应片27通过电线34将数据信号传输给中央处理器33进行处理和控制下一步动作。

实施例4：

本实施例中，活动筒32安装在流量计过流通道24端部的水嘴31内侧，水嘴31内侧设置有分管，该分管内装着开启电机29，开启电机29连接着伸缩杆30，伸缩杆30连接作用于活动筒32，控制活动筒32活动调节水嘴31开启的大小。

本实施例给出了水嘴调节处的具体结构，本实施例中，水嘴31的具体开度，由位于其内侧的活动筒32来决定，活动筒32会用其筒体阻挡来改变水嘴31的的开度，图2和图3中的结构从外部看不同，但其实质上是同一种结构，均是流量计过流通道24过液，最后由水嘴31处，由活动筒32来调整开度大小，都有一个旁支的管道来放置开启电机29和伸缩杆30，开启电机29来带动伸缩杆30动作，与伸缩杆30连接的活动筒32便能实现上下动作，实现水嘴31的开度的调节。

实施例5：

从上述几个实施例中可以看出，本装置除了智能配水器12外，另一个很重要的部件便是智能测调仪19，智能测调仪19是整个地面装置和井下装置的联系纽带，靠智能测调仪19实现地面和井下数据和传输和命令的传递，本实施例中，智能测调仪19包括智能测调仪壳体10，智能测调仪壳体10内部设置有电磁感应钢20、通讯电线21和读写器22，电磁感应钢20安装在智能测调仪壳体10内腔中，通讯电线21上端连接电缆4，下端穿过电磁感应钢20后连接着读写器22。

通讯电线21的作用是将信号由电缆4传递给读写器22或者反向传输。电磁感应钢20主要起到定位的作用，当智能测调仪19下入井中后，电磁感应钢20根据磁感应确定位置，当读写器22与无线收发器23的距离小于2m时，停止移动；智能测调仪19将地面设置的配注量信息，通过读写器22的天线传输给智能配水器12，无线收发器23通过其天线接收到信号后，传输给中央处理器33，完成无线对接后，准备对油气井注水量进行调节。

实施例6：

本实施例提供一种上述分注井智能测调与监测工艺装置的测调与监测方法，包括如下步骤，

主要包括第一次设置配水量和后续配水量改变，其中第一步至第四步为首次设置配水量，第五步为实时监测，第六步至第八步为调整配水量过程，具体步骤如下：

第一步：在待注水的注水井内安装分注井智能测调与监测工艺装置，下放电缆4，将智能测调仪19下放至井中，直至智能测调仪19下放至智能配水器12处距离无线收发器2m内，在电脑1输入调节指令传递给智能测调仪19，智能测调仪19将指令通过无线收发器23给中央处理器33，由中央处理器33控制开启电机29动作，通过调节活动筒32控制水嘴31开度；

第二步：继续下放智能测调仪19至下一组智能配水器12处，重复第二步，实现该级注水层的配注；

第三步：重复第三步，直至下放至最下一级智能配水器12处，完成所有注水层的配注；

第四步：各注水层段全部配注完毕后，收回所述智能测调仪19，按配注量注水；

第五步：压差传感器25和波纹管37分别采集流量计过流通道24内的压力和流量信号，每隔一天自动测试流量一次（此处的频率根据实际现场需要进行设置），并将信号传递给中央处理器33进行存储，中央处理器33控制开启电机29动作，通过调节活动筒32控制水嘴31开度，实时自动监控水嘴31开度直至中央处理器33接到下一个调节配注量信号；

第六步：重新下放智能测调仪19至井中，直至智能测调仪19下放至智能配水器12处距离无线收发器2m内，无线收发器23将中央处理器33的实时流量压力信号传递给智能测调仪19，再通过电缆4传递给地面的电脑1和地面控制仪2，地面控制仪2判断需要调节的配水量，并由电脑1输入调节指令传递给智能测调仪19，智能测调仪19将指令通过无线收发器23给中央处理器33，由中央处理器33控制开启电机29动作，通过调节活动筒32控制水嘴31开度，实现智能配水器12配注量的调节；

第七步：继续下放智能测调仪19，重复第六步，直至所有注水层的智能配水器12都完成重新调整；

第八步：各注水层段全部调节完毕后，收回所述智能测调仪19，按照调整后的配注量重新注水。

综上所述，本发明的这种分注井智能测调与监测工艺装置及其测调与监测方法，采用智能配水器形成一种全新的智能分注、测试调配与数据检测模式，实现自动配注、测调与监测等功能，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。当配注不合格时，采用智能测调仪与智能配水器在井下无线对接进行作业，井下监测历史数据通过电缆回传至地面，可在地面控制仪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。

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 (5)

1.一种分注井智能测调与监测工艺装置，包括位于地面的电连接的电脑（1）和地面控制仪（2），还包括安装在注水井口（6）上的防喷管（5）以及位于井内的套管（7）、油管管柱，其特征在于：油管管柱包括由油管短节（8）自上而下串接的智能配水器（12）、预置工作筒（13）、单流阀（14）、筛管（15）和丝堵（16），地面上还置有试井车（3），试井车（3）上有电缆盘绕器，电缆（4）盘绕在该电缆盘绕器上，电缆（4）一端电连接着地面控制仪（2），另一端穿过防喷管（5）和注水井口（6）并在其端部连接着智能测调仪（19）；井内油套环空内安装着多个封隔器（11），智能配水器（12）的上方和下方位置均有封隔器（11）；

所述的智能配水器（12）包括智能配水器腔体（17）和位于其内部的中心管道（18），中心管道（18）的上端和下端分别串接油管短节（8）形成油管管柱，智能配水器腔体（17）和中心管道（18）间的环空内装有无线收发器（23）、中央处理器（33）和流量计过流通道（24）；

所述的中心管道（18）侧壁上设有一个过流孔，流量计过流通道（24）一端与中心管道（18）侧壁过流孔连通，另一端导出智能配水器腔体（17）外，在智能配水器腔体（17）腔壁上形成水嘴（31），所述的流量计过流通道（24）中装有流量压力计量装置，该流量压力计量装置与中央处理器（33）电连接，中央处理器（33）与无线收发器（23）电连接，所述的水嘴（31）处设置有活动筒（32），活动筒（32）连接伸缩杆（30），伸缩杆（30）连接开启电机（29），开启电机（29）电连接中央处理器（33）。

2.如权利要求1所述的分注井智能测调与监测工艺装置，其特征在于：所述的流量压力计量装置包括镶嵌在流量计过流通道（24）内壁上的孔板（26），流量计过流通道（24）内位于孔板（26）上方和下方的位置分别连通着导压管（28），通过两个导压管（28）将一个压差传感器（25）、一个正向单向阀（35）、一个反向单向阀（36）和一个波纹管（37）分别并联接通着流量计过流通道（24），压差传感器（25）和波纹管（37）上分别安装有感应片（27），感应片（27）通过电线（34）连接中央处理器（33）。

3.如权利要求1所述的分注井智能测调与监测工艺装置，其特征在于：所述的活动筒（32）安装在流量计过流通道（24）端部的水嘴（31）内侧，水嘴（31）内侧设置有分管，该分管内装着开启电机（29），开启电机（29）连接着伸缩杆（30），伸缩杆（30）连接作用于活动筒（32），控制活动筒（32）活动调节水嘴（31）开启的大小。

4.如权利要求1或2或3所述的分注井智能测调与监测工艺装置，其特征在于：所述的智能测调仪（19）包括智能测调仪壳体（10），智能测调仪壳体（10）内部设置有电磁感应钢（20）、通讯电线（21）和读写器（22），电磁感应钢（20）安装在智能测调仪壳体（10）内腔中，通讯电线（21）上端连接电缆（4），下端穿过电磁感应钢（20）后连接着读写器（22）。

5.一种如权利要求1-4所述的分注井智能测调与监测工艺装置的测调与监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：在待注水的注水井内安装分注井智能测调与监测工艺装置，下放电缆（4），将智能测调仪（19）下放至井中，直至智能测调仪（19）下放至智能配水器（12）处距离无线收发器（23）2m内，在电脑（1）输入调节指令传递给智能测调仪（19），智能测调仪（19）将指令通过无线收发器（23）给中央处理器（33），由中央处理器（33）控制开启电机（29）动作，通过调节活动筒（32）控制水嘴（31）开度；

第二步：继续下放智能测调仪（19）至下一组智能配水器（12）处，重复第二步，实现该级注水层的配注；

第三步：重复第三步，直至下放至最下一级智能配水器（12）处，完成所有注水层的配注；

第四步：各注水层段全部配注完毕后，收回所述智能测调仪（19），按配注量注水；

第五步：压差传感器（25）和波纹管（37）分别采集流量计过流通道（24）内的压力和流量信号，并将信号传递给中央处理器（33）进行存储，中央处理器（33）控制开启电机（29）动作，通过调节活动筒（32）控制水嘴（31）开度，实时自动监控水嘴（31）开度直至中央处理器（33）接到下一个调节配注量信号；

第六步：重新下放智能测调仪（19）至井中，直至智能测调仪（19）下放至智能配水器（12）处距离无线收发器（23）2m内，无线收发器（23）将中央处理器（33）的实时流量压力信号传递给智能测调仪（19），再通过电缆（4）传递给地面的电脑（1）和地面控制仪（2），地面控制仪（2）判断需要调节的配水量，并由电脑（1）输入调节指令传递给智能测调仪（19），智能测调仪（19）将指令通过无线收发器（23）给中央处理器（33），由中央处理器（33）控制开启电机（29）动作，通过调节活动筒（32）控制水嘴（31）开度，实现智能配水器（12）配注量的调节；

第七步：继续下放智能测调仪（19），重复第六步，直至所有注水层的智能配水器（12）都完成重新调整；

第八步：各注水层段全部调节完毕后，收回所述智能测调仪（19），按照调整后的配注量重新注水。