CN107630689A - 地面控制分时分层注水方法和缆控配水装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田的地面控制分时分层注水方法和缆控配水装置及其使用方法，是在注水井的地面流程中安装流量控制装置与地面控制箱连接，用分层封隔器将注水层分隔，将缆控配水装置对应注水层安装在井下注水管柱中，井下注水管柱中与每一注水层相对应的缆控配水装置均通过控制电缆与地面控制箱连接；地面控制箱在地面实时控制每一注水层的注入水量和注入时间，井下每一注水层的缆控配水装置均按照地面控制箱设定的程序和指令、在流量控制装置的配合下完成所对应注水层的配注水量和配注时间。本发明不受注水层数的限制，可反复开闭，控制精确，智能化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及油田的井下注水方法和设备，尤其是地面控制分时分层注水方法和缆控配水装置及其使用方法。
背景技术
随着油田精细注水开发的不断深入，在注水井注水过程中，存在同一注水井有高、低渗层吸水的较大差异，致使层间注水量差异大。特别是部分油井目前已进入特高含水开发晚期，油井各油层层间矛盾越发突出，注入水沿高渗透层通道优先突进，从而影响注入水波及含油层体积，油层水淹严重，其综合含水随之升高，增加油井中低渗透层的剩余油挖潜难度，油田开采难度不断增大，采取常规的分注工艺已不能适应油田注水开发的需要。另一方面，目前油田在用的常规配水器多采用定期下入电缆测试调配，如测试调配工作量不及时，常规配水器水嘴在控制高渗层注入量的过程中，其水嘴孔径容易被刺大，使高渗层超注，导致井筒压力降低的同时低渗层欠注。
另外，细分注水工艺采用常规配水器水嘴控制各层水量、采用下入钢丝投捞测试工艺，其测调工作还受到井斜及结垢影响，当井斜超过50°或者井筒结垢严重时，仪器下入困难无法完成测调，甚至会造成投捞遇阻或遇卡，导致井下作业或返工，工人的劳动强度大。上述问题已成为提高油田注水开发效果的制约因素。
2013年12 月04号授权的申请号为201010285066.1的中国发明专利说明书公开了一种自动循环开关器及分层注水系统以及自动循环注水方法，该分层注水系统在井下注水管柱中对应各油层设置有两个以上利用电池供电工作的自动循环开关器，各自动循环开关器中用于开闭偏心配水阀的电机上分别连接有微处理器，各自动循环开关器上的微处理器分别设定有启闭时序，各自动循环开关器通过设定的时序自动轮换开启和关闭，对各油层进行循环注水，实现井下油层周期性脉冲注水。这种注水系统及其注水方法一但在地面设定特定的时间周期后，注水过程中就不能改变注水周期，生产过程中无法满足因注采调整需要而调整注水周期的要求。同时由于受到井下自动循环开关器的供电电量限制，开关循环次数受限，不能适应长期、多轮次、分时分层注水，无法满足油田长效注水开发的需求，目前油藏的注水开发技术仍需改进。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足和缺点，提供地面控制分时分层注水方法和缆控配水装置及其使用方法，只需下入一趟井下注水管柱，可在地面按照油藏注水开发的需要，设定周期循环、分时分层注水，克服油井各油层层间矛盾突出的问题。免除使用测调仪器调配注水量，解决由此引起的测调工作量快速增长与设备和人员不足的矛盾等问题，提高注水开发的效果。
为达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
地面控制分时分层注水方法，是在注水井的地面流程中安装流量控制装置与地面控制箱连接，用分层封隔器将注水层分隔，将缆控配水装置对应注水层安装在井下注水管柱中，井下注水管柱中与每一注水层相对应的缆控配水装置均通过控制电缆与地面控制箱连接；地面控制箱在地面实时控制每一注水层的注入水量和注入时间，井下每一注水层的缆控配水装置均按照地面控制箱设定的程序和指令、在流量控制装置的配合下完成所对应注水层的配注水量和配注时间。
用于地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置包括微处理器和电机，由上接头、压紧帽、外管和下接头连接形成的管体中设有注水通道和偏置控制通道，进水口设置在注水通道与偏置控制通道之间的隔壁中，出水口设置在下接头的偏置控制通道下端；微处理器与电机通过控制电缆串联、安装在偏置控制通道中，通过控制电缆与地面控制箱连接。
用于所述缆控配水装置的使用方法，是：
A、根据井况参数和注水层的层数设计井下注水管柱，将缆控配水装置与注水层相对应连接在井下注水管柱中，每一注水层的缆控配水装置通过固定在井下注水管柱外面的控制电缆与地面控制箱连接，实现缆控配水装置的通讯和供电；
B、按施工要求安装好地面的井口注水流程，将流量控制装置连接在井口注水流程中并通过控制电缆与地面控制箱连接；
C、在井口通过注水油管打液压、使各注水层的分层封隔器坐封，卡封各注水层；
D、利用流量控制装置和缆控配水装置分时、分层轮流控制或同时控制与各注水层对应的缆控配水装置注水通道的打开或关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的效果：
（1） 井下注水管柱中缆控配水装置的操作简单、工作可靠，若设定分时、分层注水，在地面显示的注水量即为设定注水层的注水量，消除了人为控制容易造成失误的因素，使得分层注水的效率与水驱效果大为提高。
（2）缆控配水装置的开闭由地面控制箱提供电源，能够实现多注水层、周期性、长期分时分层注水，有效解决了层间矛盾，增加了油层剩余油波及效率。
（3）采用在地面通过控制电缆发送指令到井下对缆控配水装置的注水通道开闭的技术路线，不受注水层数的限制，可反复开闭，控制精确，智能化程度高。
（4）本发明适应大斜度注水井的分时分层注水要求。
（5）免除井下测调，可大幅减轻工人的劳动量以及由此带来的作业成本。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
图2 为本发明缆控配水装置的结构示意图。
具体实施方式
以下配合附图详细说明本发明的技术内容，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示，地面控制分时分层注水方法是在注水井的地面流程中安装流量控制装置7与地面控制箱8连接，用分层封隔器4将注水层分隔，将缆控配水装置5对应注水层安装在井下注水管柱中，井下注水管柱中与每一注水层相对应的缆控配水装置5均通过控制电缆1与地面控制箱8连接；地面控制箱8在地面实时控制每一注水层的注入水量和注入时间，井下每一注水层的缆控配水装置5均按照地面控制箱8设定的程序和指令、在流量控制装置7的配合下完成所对应注水层的配注水量和配注时间。
如图2所示，用于地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置包括微处理器5.4和电机5.5，由上接头5.1、压紧帽5.2、外管5.3和下接头5.14连接形成的管体中设有注水通道和偏置控制通道，进水口5.10设置在注水通道与偏置控制通道之间的隔壁中，出水口5.13设置在下接头5.14的偏置控制通道下端；微处理器5.4与电机5.5通过控制电缆1串联、安装在偏置控制通道中，通过控制电缆1与地面控制箱8连接。
所述电机5.5安装在电机座5.6中，电机座5.6与偏置控制通道螺纹连接、其下端与活塞套5.8连接，电机5.5的电机输出轴与传动轴5.7连接并由传动轴5.7与安装在活塞套5.8内的活塞5.9螺纹连接；活塞套5.8的下端设有轴向滑槽、装入其中的防转钉5.12与活塞5.9的下部连接，使活塞5.9能够随着传动轴5.7的转动在活塞套5.8的轴向滑槽中上下滑动、封堵或打开进水口5.10，实现缆控配水装置5按照设定要求分时、分层为对应注水层注水的目的。
所述活塞套5.8下端、于外管5.3的一侧焊接滑板，活塞套5.8的轴向滑槽设置在该滑板中；活塞5.9的下端、于外管5.3的一侧焊接防转钉固定板，防转钉5.12与该防转钉固定板焊接。
所述上接头5.1、压紧帽5.2、外管5.3和下接头5.14管体中的注水通道与注水油管2同心，上接头5.1和下接头5.14与注水油管2螺纹连接。
所述出水口5.13向下倾斜与油套环空连通。
所述上接头5.1与外管5.3之间、电机座5.6与偏置控制通道之间以及活塞套5.8与偏置控制通道之间均装有密封件5.11。
所述偏置控制通道的上部是电缆穿越通道，该电缆穿越通道的上端由电缆固定帽封堵。
用于所述缆控配水装置的使用方法，是：
A、根据井况参数和注水层的层数设计井下注水管柱，将缆控配水装置5与注水层相对应连接在井下注水管柱中，每一注水层的缆控配水装置5通过固定在井下注水管柱外面的控制电缆1与地面控制箱8连接，实现缆控配水装置5的通讯和供电；根据注水层层数设计井下注水管柱，图1中表示的注水层分别是注水层一、注水层二和注水层三，井下注水管柱自上而下由注水油管2依次连接水力锚3、分层封隔器4、缆控配水装置5、分层封隔器4和底筛堵6，由分层封隔器4分隔和卡封各个注水层，分层封隔器4和缆控配水装置5的个数由注水层的层数决定；与各注水层缆控配水装置5连接的控制电缆1固定在井下注水管柱外面、延伸至地面与地面控制箱8连接；
B、按施工要求安装好地面的井口注水流程，将流量控制装置7连接在井口注水流程中并通过控制电缆1与地面控制箱8连接；
C、在井口通过注水油管2打液压、使各注水层的分层封隔器4坐封，卡封各注水层；
D、利用流量控制装置7和缆控配水装置5分时、分层轮流控制或同时控制与各注水层对应的缆控配水装置5注水通道的打开或关闭。
所述分时、分层轮流控制与各注水层对应的缆控配水装置5打开或关闭、完成设定注水层的分时分层注水时，通过地面控制箱8设定缆控配水装置5中注水通道的开启时间、持续开启周期、注水通道关闭时间和持续关闭周期，利用流量控制装置7在地面实时计量和控制设定注水层的注入水量；在完成设定单一注水层的日配注水量或配注水量后，通过地面控制箱8关闭缆控配水装置5的注水通道，根据注水要求打开另一注水层缆控配水装置5的注水通道，依照前述缆控配水装置5的分时分层注水使用方法依次对其它各注水层实施分时、分层注水，实现井下各注水层的分时、分层注水，从而实现扩大注入水的波及系数，提高产油量。
一个分时、分层循环注水周期结束，重复前述步法，进行下一个循环注水周期，如此循环往复，实现井下各注水层的定期开启－关闭－开启的循环分时分层注水。连接在井下注水管柱中的每一个缆控配水装置5均由地面控制箱8提供开闭电源与开闭指令并按指令轮换打开或关闭，达到注水井分时分层注水目的。
分层注水时，地面控制箱8实时监控并显示对应注水层的地面计量水量与对应注水层的地面注入流压，流量变化随时通过流量控制装置7调节；同时根据注入流压的变化情况，可以判断对应注水层的吸水状况和井下注水管柱情况，如注水压力出现突降，则表明井下注水管柱中的工具有渗漏等情况，需及时采取井下作业等相应措施。
生产一段时间后，若要重新改变各注水层的注水时长与注水量，可再次由地面控制箱8设定控制并改变井下各注水层缆控配水装置5的注水时长与注水量，实现任意层、任意配注量的分时分层注水。
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.地面控制分时分层注水方法，是在注水井的地面流程中安装流量控制装置（7）与地面控制箱（8）连接，用分层封隔器（4）将注水层分隔，将缆控配水装置（5）对应注水层安装在井下注水管柱中，井下注水管柱中与每一注水层相对应的缆控配水装置（5）均通过控制电缆（1）与地面控制箱（8）连接；地面控制箱（8）在地面实时控制每一注水层的注入水量和注入时间，井下每一注水层的缆控配水装置（5）均按照地面控制箱（8）设定的程序和指令、在流量控制装置（7）的配合下完成所对应注水层的配注水量和配注时间。
2.用于权利要求1所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，包括微处理器（5.4）和电机（5.5），其特征是，由上接头（5.1）、压紧帽（5.2）、外管（5.3）和下接头（5.14）连接形成的管体中设有注水通道和偏置控制通道，进水口（5.10）设置在注水通道与偏置控制通道之间的隔壁中，出水口（5.13）设置在下接头（5.14）的偏置控制通道下端；微处理器（5.4）与电机（5.5）通过控制电缆（1）串联、安装在偏置控制通道中，通过控制电缆（1）与地面控制箱（8）连接。
3.如权利要求2所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述电机（5.5）安装在电机座（5.6）中，电机座（5.6）与偏置控制通道螺纹连接、其下端与活塞套（5.8）连接，电机（5.5）的电机输出轴与传动轴（5.7）连接并由传动轴（5.7）与安装在活塞套（5.8）内的活塞（5.9）螺纹连接；活塞套（5.8）的下端设有轴向滑槽、装入其中的防转钉（5.12）与活塞（5.9）的下部连接，使活塞（5.9）能够随着传动轴（5.7）的转动在活塞套（5.8）的轴向滑槽中上下滑动、封堵或打开进水口（5.10）。
4.如权利要求3所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述活塞套（5.8）下端、于外管（5.3）的一侧焊接滑板，活塞套（5.8）的轴向滑槽设置在该滑板中；活塞（5.9）的下端、于外管（5.3）的一侧焊接防转钉固定板，防转钉（5.12）与该防转钉固定板焊接。
5.如权利要求2所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述上接头（5.1）、压紧帽（5.2）、外管（5.3）和下接头（5.14）管体中的注水通道与注水油管（2）同心，上接头（5.1）和下接头（5.14）与注水油管（2）螺纹连接。
6.如权利要求5所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述出水口（5.13）向下倾斜与油套环空连通。
7.如权利要求3所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述上接头（5.1）与外管（5.3）之间、电机座（5.6）与偏置控制通道之间以及活塞套（5.8）与偏置控制通道之间均装有密封件（5.11）。
8.如权利要求2所述的地面控制分时分层注水方法的缆控配水装置，其特征是，所述偏置控制通道的上部是电缆穿越通道，该电缆穿越通道的上端由电缆固定帽封堵。
9.用于权利要求2所述缆控配水装置的使用方法，是：
A、根据井况参数和注水层的层数设计井下注水管柱，将缆控配水装置（5）与注水层相对应连接在井下注水管柱中，每一注水层的缆控配水装置（5）通过固定在井下注水管柱外面的控制电缆（1）与地面控制箱（8）连接，实现缆控配水装置（5）的通讯和供电；
B、按施工要求安装好地面的井口注水流程，将流量控制装置（7）连接在井口注水流程中并通过控制电缆（1）与地面控制箱（8）连接；
C、在井口通过注水油管（2）打液压、使各注水层的分层封隔器（4）坐封，卡封各注水层；
D、利用流量控制装置（7）和缆控配水装置（5）分时、分层轮流控制或同时控制与各注水层对应的缆控配水装置（5）注水通道的打开或关闭。
10.如权利要求9所述缆控配水装置的使用方法，其特征是，所述分时、分层轮流控制与各注水层对应的缆控配水装置（5）打开或关闭、完成设定注水层的分时分层注水时，通过地面控制箱（8）设定缆控配水装置（5）中注水通道的开启时间、持续开启周期、注水通道关闭时间和持续关闭周期，利用流量控制装置（7）在地面实时计量和控制设定注水层的注入水量；在完成设定单一注水层的日配注水量或配注水量后，通过地面控制箱（8）关闭缆控配水装置（5）的注水通道，根据注水要求打开另一注水层缆控配水装置（5）的注水通道，依照前述缆控配水装置（5）的分时分层注水使用方法依次对其它各注水层实施分时、分层注水，实现井下各注水层的分时、分层注水。
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