CN106168126A - 一种分层段注水井无线测控配水装置及其分层段注水管柱 - Google Patents

Abstract

本发明是一种分层段注水井无线测控配水装置及其分层段注水管柱，在分层段注水井中使用，尤其适用于水平井和大斜度井。本发明的分层注水管柱中配套安装了无线信号收发装置和分层段注水井无线测控配水装置，在注水井口的测试阀门上安装了地面信号收发装置。分层段注水井无线测控配水装置中装有测控配水系统，进行信号的传输与接收、管控控制电路单元的运行和电机的旋转，控制堵塞体的位置。将两个压力传感器安装在出水孔道的上方和底部，用于测量所处位置的压力，能够即时取得井底分段压力、注水量等参数，再通过地面的计算机或数据处理设备和地面信号收发装置发送调配指令，便能够实现调配各层的注水量，显著降低了生产成本。

Description

一种分层段注水井无线测控配水装置及其分层段注水管柱

技术领域

本发明涉及油田开发注水井的注水设备，特别是一种分层段注水井无线测控配水装置及其分层段注水管柱，在分层段注水井中使用，尤其适用于水平井和大斜度井。

背景技术

由于有着不受地面因素制约，占地面积小等优点，越来越多的大斜度井和水平井在油田开发中投入生产，然而现有的分层注水工艺受测调工艺影响，在井斜角大于30°的井中测调成功率便大幅下降，对水平井则无法测调，无法满足分层注水的需求。

目前常用的分注工艺有偏心分注工艺、空心分注工艺、测调一体化工艺。偏心分注工艺与空心分注工艺在定期的测调工作过程中，需要用钢丝或电缆携带流量计或打捞工具进行多次起下作业。测、调是两套独立的工艺，首先测取分层流量，若某层注水量与配注量相差较大时，再用机械投捞器将该层的堵塞器捞出更换相应的水嘴，调整该层的配水量，一次下井很难满足各层位的配注要求，需要反复测调。为了实现各层的配注要求，甚至需要实施数天的作业，测调队伍的工作量十分繁重，测调费用甚高。

近年来发展出了测调一体化工艺，通过电缆绞车，把一体化测调仪下入到井下配水器的可调式配水芯子内部，通过地面控制，利用控制软件实现观察井底流量、压力、温度等变化情况，将测试和调配工作一步完成，测调时间在8-12小时之内便可完成，极大地提高了测调效率，缩短了测调时间，但是仍需通过电缆绞车作业施工，施工工作量仍然繁重。

上述偏心分注工艺、空心分注工艺、测调一体化工艺均需要用钢丝或电缆携带测调仪器下井至配水器位置。鉴于油田注入水水质差异较大，因管柱内油、泥、垢等造成测调仪器下井遇阻的问题时有发生，甚至无法完成测调作业，部分井只有作业起出管柱进行更换才能恢复生产。目前对分层注水井的测调方式仍需改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种分层段注水井无线测控配水装置及其分层段注水管柱，改变目前需要作业施工通过电缆下入测调仪器的测调方式，避免测调仪器下井遇阻造成的额外作业工作量，满足各油层注水的测控需求，降低生产成本。

本发明的技术方案如下：一种分层段注水井无线测控配水装置包括测控配水系统和壳体13，壳体13被隔板分隔为注水通道12和安装腔，测控配水系统安装和密封在由隔板和壳体13构成的安装腔内，安装腔的底部设有出水孔道23，隔板的下部设有出水孔21、该出水孔21与安装腔的下部连通；测控配水系统通过密封件18密封在出水孔道23上方的腔室内、测控配水系统的堵塞体22与出水孔道23的上端口配合；壳体13两端与上接头11和下接头26连接，下接头26的本体中设有出水通道25，该出水通道25与出水孔道23对接；在出水孔道23上方的安装腔内固定传感器一20、在出水孔道23的下部固定传感器二24。

安装了一种分层段注水井无线测控配水装置的分层段注水管柱包括油管5、封隔器8、单流阀9和筛管丝堵10，将无线信号收发装置6与分层段注水井无线测控配水装置7通过电缆连接、与油层相对应配套安装在油管5中，油层与油层之间由油管5和套管4形成的环形空间通过封隔器8封隔；无线信号收发装置6中装有次声波发生器和次声波接收器。

使用分层段注水管柱的测调方法，是：

A、将地面信号收发装置2安装在注水井口3的测试阀门上面并将其与计算机或数据处理设备1连接，地面信号收发装置2中装有次声波发生器和次声波接收器，接收来自无线信号收发装置6发送的信息；

B、分层段注水井无线测控配水装置7中的传感器一20和传感器二24将所处位置的压力变化参数传输到控制电路单元16，通过控制电路单元16和信号收发单元14将压力变化参数依次传输到无线信号收发装置6、地面信号收发装置2和计算机或数据处理设备1；

C、人工调整分层段注水井无线测控配水装置7的配水流量时，将调整指令通过计算机或数据处理设备1发送给地面信号收发装置2并依次传输给无线信号收发装置6以及分层段注水井无线测控配水装置7的信号收发单元14，通过控制电路单元16控制电机17的正向、反向转动，调整堵塞体22与出水孔道23上端口之间的开度，实现对该油层注水量的调整。

与现有技术相比，本发明的显著使用效果是，本发明的分层注水管柱中配套安装了无线信号收发装置和分层段注水井无线测控配水装置，在注水井口的测试阀门上安装了地面信号收发装置。分层段注水井无线测控配水装置中装有测控配水系统，系统中的电池组能为装置提供电能，进行信号的传输与接收、管控控制电路单元的运行和电机的旋转。电机与电机换向减速机构和传动杆连接，能够实现低功耗、大扭矩的无级转动，控制堵塞体的位置。将两个压力传感器安装在出水孔道的上方和底部，用于测量所处位置的压力，构成了等效文邱利流量计。测控配水系统中的堵塞体与出水孔道配合，堵塞体在电机的驱动下，沿轴线方向上下移动，堵塞体与出水孔道端面之间的过流面积随之变化，过水流量的变化与过流面积的变化及两个压力传感器压力的变化呈一一对应关系，确定了两处压力便确定了过水流量。隔板的出水孔中装有过滤网，能够确保大直径的颗粒被挡住，不会堵塞出水通道。当控制电路单元在接收到信号指令后，控制电机，相应的调整堵塞体与出水孔道的开度，改变注水量直至达到配注要求。地面信号收发装置用于接收与传输来自井下和地面的信号和指令。

本发明在多口分段注水井上的试验证明，本发明能够实现大斜度井与水平井的无线调配功能，同时也适用于直井。能够即时取得井底分段压力、注水量等参数，再通过地面的计算机或数据处理设备和地面信号收发装置发送调配指令，便能够实现调配各层的注水量，不需要下入测调仪器便可实现各层注入水量的调节，显著降低了生产成本。有效解决了传统分注工艺测调工作量大、费用高的问题以及大斜度井和水平井分段注水使用传统的测调工艺无法实现测调的问题，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的分层段注水管柱的结构和工作原理示意图。

图2是本发明无线测控配水装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。

参见图2，一种分层段注水井无线测控配水装置包括测控配水系统和壳体13，壳体13被隔板分隔为注水通道12和安装腔，测控配水系统安装和密封在由隔板和壳体13构成的安装腔内，安装腔的底部设有出水孔道23，隔板的下部设有出水孔21、该出水孔21与安装腔的下部连通；测控配水系统通过密封件18密封在出水孔道23上方的腔室内、测控配水系统的堵塞体22与出水孔道23的上端口配合；壳体13两端与上接头11和下接头26连接，下接头26的本体中设有出水通道25，该出水通道25与出水孔道23对接；在出水孔道23上方的安装腔内固定传感器一20、在出水孔道23的下部固定传感器二24。上接头11和下接头26均设有中心孔和对接注水通道，该对接注水通道一端与中心孔连通、另一端与注水通道12连通。测控配水系统包括信号收发单元14、电池组15、控制电路单元16、电机换向减速机构和电机17，信号收发单元14、电池组15、电机17通过电缆与控制电路单元16串联，堵塞体22通过电机换向减速机构与电机17的输出端连接；传感器一20和传感器二24通过电缆与控制电路单元16串联。电机换向减速机构包括减速箱19和传动杆，传动杆的下端固定堵塞体22，电机17的输出端与减速箱19的输入端连接，减速箱19的输出端与传动杆连接；堵塞体22是圆锥体、上端外圆大于出水孔道23的内径。信号收发单元14的电路板与控制电路单元16串联，信号收发单元14向无线信号收发装置6发送压力参数信号、接收来自无线信号收发装置6的指令信号，向控制电路单元16发送电机17的调整参数信息。下接头26上的出水通道25是直角形孔道或斜孔道、其内部端口与出水孔道23对接、外部端口与油管5和套管4之间的环形空间连通。密封件18安装在安装腔的上部端口、固定在电机17下方密封电机换向减速机构、固定并密封在安装腔的底部，出水孔道23设在安装腔底部的密封件18中。隔板的出水孔21中装有过滤网、与安装腔下部密封件18之间的空腔和出水孔道23连通。

参见图1，安装了一种分层段注水井无线测控配水装置的分层段注水管柱包括油管5、封隔器8、单流阀9和筛管丝堵10，将无线信号收发装置6与分层段注水井无线测控配水装置7通过电缆连接、与油层相对应配套安装在油管5中，油层与油层之间由油管5和套管4形成的环形空间通过封隔器8封隔；无线信号收发装置6中装有次声波发生器和次声波接收器。

使用分层段注水管柱的测调方法，是：

A、将地面信号收发装置2安装在注水井口3的测试阀门上面并将其与计算机或数据处理设备1连接，地面信号收发装置2中装有次声波发生器和次声波接收器，接收来自无线信号收发装置6发送的信息；

B、分层段注水井无线测控配水装置7中的传感器一20和传感器二24将所处位置的压力变化参数传输到控制电路单元16，通过控制电路单元16和信号收发单元14将压力变化参数依次传输到无线信号收发装置6、地面信号收发装置2和计算机或数据处理设备1；

C、人工调整分层段注水井无线测控配水装置7的配水流量时，将调整指令通过计算机或数据处理设备1发送给地面信号收发装置2并依次传输给无线信号收发装置6以及分层段注水井无线测控配水装置7的信号收发单元14，通过控制电路单元16控制电机17的正向、反向转动，调整堵塞体22与出水孔道23上端口之间的开度，实现对该油层注水量的调整。

具体使用时：在计算机或数据处理设备1中输入指令给地面信号收发装置2，发送信号给井下的无线信号收发装置6，唤醒井下安装的第一级分层段注水井无线测控配水装置7，获取到传感器一20和传感器二 24的即时压力，堵塞体22与出水孔道23的开度，井下的无线信号收发装置6将上述信息上传至地面信号收发装置2。计算机或数据处理设备1获取到该层的即时水量，若与油层配注要求不符，则在计算机或数据处理设备1中输入相应的指令给地面无线信号收发装置2，发送信号给井下的无线信号收发装置6，无线信号收发装置6将信号接收后发送给分层段注水井无线测控配水装置7，其控制电路单元16接收指令后控制电机17，相应的调整堵塞体22与出水孔道23的开度，改变注水量直至达到配注要求。

当第一级分层段注水井无线测控配水装置7完成配注后，在计算机或数据处理设备1中进行相应的操作调整第二级分层段注水井无线测控配水装置7，逐级进行调整。当最下一级调整完成后，如测调效果不理想，再重复上述操作，直至各级分层段注水井无线测控配水装置7均能达到地层配注要求，测调结束。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。

Claims (10)

1.一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，包括测控配水系统和壳体（13），壳体（13）被隔板分隔为注水通道（12）和安装腔，测控配水系统安装和密封在由隔板和壳体（13）构成的安装腔内，安装腔的底部设有出水孔道（23），隔板的下部设有出水孔（21）、该出水孔（21）与安装腔的下部连通；测控配水系统通过密封件（18）密封在出水孔道（23）上方的腔室内、测控配水系统的堵塞体（22）与出水孔道（23）的上端口配合；壳体（13）两端与上接头（11）和下接头（26）连接，下接头（26）的本体中设有出水通道（25），该出水通道（25）与出水孔道（23）对接；在出水孔道（23）上方的安装腔内固定传感器一（20）、在出水孔道（23）的下部固定传感器二（24）。

2.如权利要求1所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述上接头（11）和下接头（26）均设有中心孔和对接注水通道，该对接注水通道一端与中心孔连通、另一端与注水通道（12）连通。

3.如权利要求2所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述测控配水系统包括信号收发单元（14）、电池组（15）、控制电路单元（16）、电机换向减速机构和电机（17），信号收发单元（14）、电池组（15）、电机（17）通过电缆与控制电路单元（16）串联，堵塞体（22）通过电机换向减速机构与电机（17）的输出端连接；传感器一（20）和传感器二（24）通过电缆与控制电路单元（16）串联。

4.如权利要求3所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述电机换向减速机构包括减速箱（19）和传动杆，传动杆的下端固定堵塞体（22），电机（17）的输出端与减速箱（19）的输入端连接，减速箱（19）的输出端与传动杆连接；堵塞体（22）是圆锥体、上端外圆大于出水孔道（23）的内径。

5.如权利要求3所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述信号收发单元（14）的电路板与控制电路单元（16）串联，信号收发单元（14）向无线信号收发装置（6）发送压力参数信号、接收来自无线信号收发装置（6）的指令信号，向控制电路单元（16）发送电机（17）的调整参数信息。

6.如权利要求2所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述下接头（26）上的出水通道（25）是直角形孔道或斜孔道、其内部端口与出水孔道（23）对接、外部端口与油管（5）和套管（4）之间的环形空间连通。

7.如权利要求4所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述密封件（18）安装在安装腔的上部端口、固定在电机（17）下方密封电机换向减速机构、固定并密封在安装腔的底部，出水孔道（23）设在安装腔底部的密封件（18）中。

8.如权利要求4所述的一种分层段注水井无线测控配水装置，其特征是，所述隔板的出水孔（21）中装有过滤网、与安装腔下部密封件（18）之间的空腔和出水孔道（23）连通。

9.安装了如权利要求1所述一种分层段注水井无线测控配水装置的分层段注水管柱，包括油管（5）、封隔器（8）、单流阀（9）和筛管丝堵（10），其特征是，将无线信号收发装置（6）与分层段注水井无线测控配水装置（7）通过电缆连接、与油层相对应配套安装在油管（5）中，油层与油层之间由油管（5）和套管（4）形成的环形空间通过封隔器（8）封隔；无线信号收发装置（6）中装有次声波发生器和次声波接收器。

10.使用权利要求9所述分层段注水管柱的测调方法，是：

A、将地面信号收发装置（2）安装在注水井口（3）的测试阀门上面并将其与计算机或数据处理设备（1）连接，地面信号收发装置（2）中装有次声波发生器和次声波接收器，接收来自无线信号收发装置（6）发送的信息；

B、分层段注水井无线测控配水装置（7）中的传感器一（20）和传感器二（24）将所处位置的压力变化参数传输到控制电路单元（16），通过控制电路单元（16）和信号收发单元（14）将压力变化参数依次传输到无线信号收发装置（6）、地面信号收发装置（2）和计算机或数据处理设备（1）；

C、人工调整分层段注水井无线测控配水装置（7）的配水流量时，将调整指令通过计算机或数据处理设备（1）发送给地面信号收发装置（2）并依次传输给无线信号收发装置（6）以及分层段注水井无线测控配水装置（7）的信号收发单元（14），通过控制电路单元（16）控制电机（17）的正向、反向转动，调整堵塞体（22）与出水孔道（23）上端口之间的开度，实现对该油层注水量的调整。