CN108374654A - 一种高压井智能配水装置及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压井智能配水装置及工艺方法，包括地面控制器、数显控制模块、超声波流量计、来水阀门、上游注水管线、降压容器、降压管线、下游注水管线和注水井口；所述的地面控制器分别与上游注水管线、下游注水管线和降压管线连接，所述的地面控制器与分水器通过上游注水管线连通，上游注水管线上设有超声波流量计和来水阀门，所述的超声波流量计上设置有数显控制模块；本发明克服高压井降压难度大问题，建立压力波码；井下流量自动调节过程配水器自动执行，无需人工操作，且可加密测试，确保分层注水长期达到配注要求；本发明能实现地面与井下远程无线通讯，无需人工起下工具，减少人员劳动强度，降低井下作业风险。
Description
技术领域
本发明属于油田智能分层注水技术领域，具体涉及一种高压井智能配水装置及工艺方法。
背景技术
注水是油田补充地层能量、提高采收率最有效的方法之一。为了有效解决层间和层内差异，油田采用分层注水工艺技术来实现均衡注采开发。目前常用的分层配水器，虽然能够实现分层注水工艺，但存在施工复杂，测调难度大和分层注水效果差等问题。分层注水技术可以分为四代，第一代技术是机械测控技术技术为核心的合注、机械投捞分注，第二代技术是电子测量与信息技术为核心的投捞、数据采集与传送，第三代技术是电子测控与机械电一体化技术为核心的同步测调、地面恒流控制、电缆式测控一体化，第四代技术是电子测控、人工智能与INTERNET技术为核心的地面智能控制、无线智能分层测控、大数据智能测控。高压井智能配水装置是将TNTERNET技术与人工智能技术集合为一体的新型分层注水系统，也是全面实现工业4.0的换代产品，同时针对高压井降压困难等问题，能够自动根据地层压力的变化智能控制注水量，达到均衡注水效果，并通过远程自动测调系统，实现井下、地面和基地三方的协调通讯与控制，在不需要其它配套设备和人员的情况下，实现注水井的分层测调、水井管理和动态监测，为大数据处理与应用奠定了基础。
发明内容
为了克服目前现有分注井测调过程人工作业工作量大，人工因素影响大，缺乏长期实时监测功能，同时攻克高压井降压难度大，建立压力波码难度大，现场实施困难，实时监测与控制难度大，严重制约分层注水效果的问题，本发明提供一种高压井智能配水装置及工艺方法，本发明克服高压井降压难度大问题，建立压力波码；井下流量自动调节过程配水器自动执行，无需人工操作，且可加密测试，确保分层注水长期达到配注要求；本发明能实现地面与井下远程无线通讯，无需人工起下工具，减少人员劳动强度，降低井下作业风险。
本发明采用的技术方案为：
一种高压井智能配水装置，包括地面控制器、数显控制模块、超声波流量计、来水阀门、上游注水管线、降压容器、降压管线、下游注水管线和注水井口；所述的地面控制器分别与上游注水管线、下游注水管线和降压管线连接，所述的地面控制器与分水器通过上游注水管线连通，上游注水管线上设有超声波流量计和来水阀门，所述的超声波流量计上设置有数显控制模块；数显控制模块与地面控制器和超声波流量计分别信号连接；所述的地面控制器与注水井口通过下游注水管线连通，注水井口下端通过井下管柱依次连接上层配水器、封隔器和下层配水器；所述的地面控制器与降压容器之间通过降压管线连通；该降压管线上设置有测调阀门，测调阀门与数显控制模块信号连接。
所述地面控制器与注水井口之间的下游注水管线上设置有注水阀门。
所述的测调阀门为数控电控阀。
所述的降压容器为密闭高压容器。
所述降压容器与测调阀门之间设有减压阀。
所述的注水井口为高压井口。
所述分水器上设置有分水器阀门。
一种高压井智能配水方法，具体步骤为：
步骤一 根据分注井不同注水层数、分层配注量及地层压力数据，设定井下配水器初始参数及配水器水嘴打开时间；
步骤二 将井下配水器、注水井封隔器按照管柱结构要求下入，使其位于相应层位，并打压坐封；
步骤三 井下智能配水器按照预设水嘴打开时间，执行水嘴打开动作；
步骤四 进行分层流量测调。
所述步骤四中进行分层流量测调，具体步骤为：
S1试验前，试验井注水压力稳定，无长期停注情况，分层吸水剖面相对均匀，无明显的单层突进现象；
S2当井下工具下入井筒并打压坐封后，按照预设的水嘴打开时间，上下配水器会自动打开水嘴至最大开度，进行测调前的试注，试注一定时间后，明确流量变化与压力变化关系；
S3结合S2中测试压力与流量关系，确定配注量要求下合理注入压力，确定后续分层流量测调压力控制范围，正常注水压力必须大于各层最低注入启动压力值，低于流程供水压力；
S4分层流量测试调配，并设定自动测调模式，先测试调配低配注量层；
S5打开第二层配水器水嘴，按照第一层配水器测调过程进行测试调配，由于第一层配水器处于正常注水状态，第二层配水器调节过程中，数显控制模块自动识别接收第一层配水器数据，并合理调节第二层配水器水嘴开度，以达到配注要求;
S6若为多层分注井，按照上述方法依次类推即可完成。
所述的S4分层流量测试调配的测试过程为：
除测调层以外，关闭其他所有配水器水嘴，进行第一层测试调配；数显控制模块发送指令，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器控制来水情况，地面控制器开度增加，压力增加，关闭后，压力稳定，通过测调阀门调节，将注入水放到降压容器内，从而降低压力，采用反复开关地面控制器及测调阀门，改变压力。
本发明的有益效果：
（1）克服高压井降压难度大问题，建立压力波码；
（2）井下流量自动调节过程配水器自动执行，无需人工操作，且可加密测试，确保分层注水长期达到配注要求；
（3）高压智能控制装置实现地面与井下远程无线通讯，无需人工起下工具，减少人员劳动强度，降低井下作业风险。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是高压井智能配水装置示意图。
图中，附图标记为：1、地面控制器；2、数显控制模块；3、超声波流量计；4、来水阀门；5、注水阀门；6、分水器阀门；7、测调阀门；8、降压容器；9、降压管线；10、注水管线；11、注水井口；12、上层配水器；13、封隔器；14、下层配水器；15、分水器；16、上游注水管线。
具体实施方式
实施例1：
为了克服目前现有分注井测调过程人工作业工作量大，人工因素影响大，缺乏长期实时监测功能，同时攻克高压井降压难度大，建立压力波码难度大，现场实施困难，实时监测与控制难度大，严重制约分层注水效果的问题，本发明提供一种高压井智能配水装置及工艺方法，本发明克服高压井降压难度大问题，建立压力波码；井下流量自动调节过程配水器自动执行，无需人工操作，且可加密测试，确保分层注水长期达到配注要求；本发明能实现地面与井下远程无线通讯，无需人工起下工具，减少人员劳动强度，降低井下作业风险。
如图1所示，一种高压井智能配水装置，包括地面控制器1、数显控制模块2、超声波流量计3、来水阀门4、上游注水管线16、降压容器8、降压管线9、下游注水管线10和注水井口11；所述的地面控制器1分别与上游注水管线16、下游注水管线10和降压管线9连接，所述的地面控制器1与分水器15通过上游注水管线16连通，上游注水管线16上设有超声波流量计3和来水阀门4，所述的超声波流量计3上设置有数显控制模块2；数显控制模块2与地面控制器1和超声波流量计3分别信号连接；所述的地面控制器1与注水井口11通过下游注水管线10连通，注水井口11下端通过井下管柱依次连接上层配水器12、封隔器13和下层配水器14；所述的地面控制器1与降压容器8之间通过降压管线9连通；该降压管线9上设置有测调阀门7，测调阀门7与数显控制模块2信号连接。
正常注水过程，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器1控制系统来水情况，地面控制器1开度增加，系统压力增加，关闭后，高压井系统压力稳定，通过测调阀门7调节，将系统内注入水放到降压容器8内，从而降低高压井系统压力，采用反复开关地面控制器1及测调阀门7，改变高压井系统压力，实现高压井压力波动，建立密闭系统压力波码的传递，最后建立数显控制模块2与井下配水器之间建立远程通讯及控制功能。
本发明中，高压井为自身压力高于18MPa；压差小，注水站压力与油压小于0.5MPa。本发明装置结构简单可靠，井下智能的配水器实现分层流量自动测试调节，达到配注要求，同时与井口智能配水器协同作用，采用压力波码及流量测试方法，实现实时录取分层注水动态并传输至地面，实现远程实时监控，提高分层注水合格率，有效掌握油藏能量变化，指导油藏动态调整。
实施例2：
基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述地面控制器1与注水井口11之间的下游注水管线10上设置有注水阀门5。
所述的测调阀门7为数控电控阀。
所述的降压容器8为密闭高压容器。
所述降压容器8与测调阀门7之间设有减压阀。
所述的注水井口11为高压井口。
所述分水器15上设置有分水器阀门6。
本发明中分水器15与上游注水管线16连接，来水阀门4上端与超声波流量计3连接，其下端与分水器15连接。地面控制器1、数显控制模块2、超声波流量计3构成地面数控系统，其间采用丝扣连接。地面控制器1后端与注水管线10和降压管线9连接，后端分别连接注水阀门5和测调阀门7。注水阀门5后端通过注水管线10与注水井口11连接，注水井口1下端通过井下管柱依次连接上层配水器12、封隔器13、下层配水器14。测调阀门7后端通过降压管线9与降压容器8连接。
正常注水过程，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器1控制系统来水情况，地面控制器1开度增加，系统压力增加，关闭后，高压井系统压力稳定，通过测调阀门7调节，将系统内注入水放到降压容器8内，从而降低高压井系统压力，采用反复开关地面控制器1及测调阀门7，改变高压井系统压力，实现高压井压力波动，建立密闭系统压力波码的传递，最后建立数显控制模块2与井下配水器之间建立远程通讯及控制功能。
所述的井下配水器（上层配水器12和下层配水器14）具有井下分层流量直测，自动控制及远程通讯功能，从而与地面数显控制模块2建立远程通讯，达到数字式智能配水目的。
所述地面控制器2集成压力传感器及电控阀，实时监测注水系统压力波动，同时控制注水系统来水控制，从而调整高压井压力系统变化，为压力波码建立提供条件。
所述数显控制模块集成控制模块及数显屏幕，实时展示并存储地面系统流量、压力参数，井下分层注水动态数据，并将测试的数据传输给远程控制系统。
所述测调阀门7具有自动控制功能，采用数控电控阀，实现与地面控制器1协同作用，并将高压井井内注入水放到降压容器8内，确保压力波码成功建立并远程传输。
所述降压容器8为密闭高压容器，与测调阀门7之间设计有减压阀，控制降压速度。
所述注水井口11为高压井口，从而保证高压井注水过程安全可靠。
实施例3：
基于实施例1-2的基础上，本实施例中提供一种高压井智能配水方法，具体步骤为：
步骤一 根据分注井不同注水层数、分层配注量及地层压力数据，设定井下配水器初始参数及配水器水嘴打开时间；
步骤二 将井下配水器、注水井封隔器按照管柱结构要求下入，使其位于相应层位，并打压坐封；
步骤三 井下智能配水器按照预设水嘴打开时间，执行水嘴打开动作；
步骤四 进行分层流量测调。
所述步骤四中进行分层流量测调，具体步骤为：
S1试验前，试验井注水压力稳定，无长期停注情况，分层吸水剖面相对均匀，无明显的单层突进现象；
S2当井下工具下入井筒并打压坐封后，按照预设的水嘴打开时间，上下配水器会自动打开水嘴至最大开度，进行测调前的试注，试注一定时间后，明确流量变化与压力变化关系；
S3结合S2中测试压力与流量关系，确定配注量要求下合理注入压力，确定后续分层流量测调压力控制范围，正常注水压力必须大于各层最低注入启动压力值，低于流程供水压力；
S4分层流量测试调配，并设定自动测调模式，先测试调配低配注量层；
S5打开第二层配水器水嘴，按照第一层配水器测调过程进行测试调配，由于第一层配水器处于正常注水状态，第二层配水器调节过程中，数显控制模块2自动识别接收第一层配水器数据，并合理调节第二层配水器水嘴开度，以达到配注要求;
S6若为多层分注井，按照上述方法依次类推即可完成。
所述的S4分层流量测试调配的测试过程为：
除测调层以外，关闭其他所有配水器水嘴，进行第一层测试调配；数显控制模块2发送指令，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器1控制来水情况，地面控制器1开度增加，压力增加，关闭后，压力稳定，通过测调阀门7调节，将注入水放到降压容器8内，从而降低压力，采用反复开关地面控制器1及测调阀门7，改变压力。
本发明提供的一种高压井智能配水方法根据分注井不同注水层数、分层配注量及地层压力的数据，设定井下配水器初始参数及配水器水嘴打开时间；
将井下配水器、注水井封隔器13按照管柱结构要求下入，使其位于相应层位，并打压坐封；
井下智能的配水器按照预设水嘴打开时间，执行水嘴打开动作；
下面以两层分注井为例，说明分层流量测调过程：
试验前，试验井注水压力稳定，无长期停注等情况，分层吸水剖面相对均匀，无明显的单层突进等现象。
一是当井下工具下入井筒并打压坐封后，按照预设的水嘴打开时间，上、下层配水器会自动打开水嘴至最大开度，进行测调前的试注，通常情况下，高压井注入压力较高，且压力稳定性相对较好，试注一段时间后，明确流量变化与压力变化关系。
二是结合前期测试压力与流量关系，确定配注量要求下合理注入压力，为后续分层流量测调明确压力控制范围，正常注水压力必须大于各层最低注入启动压力值，低于流程供水压力，同时结合流量与压力响应程度，确定合理注水压力。
三是分层流量测试调配，并设定自动测调模式。该过程一般依据最低配注量优先原则，即先测试调配低配注量层。
测试过程：除测调层以外，关闭其他所有配水器水嘴，进行第一层测试调配（即本发明中对下层配水器14所在层进行测试）。数显控制模块2发送指令，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器1控制系统来水情况，地面控制器1开度增加，系统压力增加，关闭后，高压井系统压力稳定，通过测调阀门7调节，将系统内注入水放到降压容器8内，从而降低高压井系统压力，采用反复开关地面控制器1及测调阀门7，改变高压井系统压力，实现高压井压力波动，建立密闭系统压力波码的传递，最后建立数显控制模块2与井下配水器之间建立远程通讯及控制功能。
四是打开第二层配水器水嘴（即本发明中对上层配水器12所在层进行测试），按照第一层配水器测调过程进行测试调配，由于第一层配水器处于正常注水状态，第二层配水器调节过程中，数显控制模块2自动识别接收第一层配水器数据，并合理调节第二层配水器水嘴开度，以达到配注要求。
五是若为多层分注井，按照上述方法依次类推即可完成。
本发明克服了高压井降压难度大问题，建立压力波码；井下流量自动调节过程配水器自动执行，无需人工操作，且可加密测试，确保分层注水长期达到配注要求；高压智能控制装置实现地面与井下远程无线通讯，无需人工起下工具，减少人员劳动强度，降低井下作业风险。
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。本发明中为详细描述的装置结构及方法系统模块，均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。
Claims (10)
1.一种高压井智能配水装置，其特征在于：包括地面控制器（1）数显控制模块（2）、超声波流量计（3）、来水阀门（4）、上游注水管线（16）、降压容器（8）、降压管线（9）、下游注水管线（10）和注水井口（11）；所述的地面控制器（1）分别与上游注水管线（16）、下游注水管线（10）和降压管线（9）连接，所述的地面控制器（1）与分水器（15）通过上游注水管线（16）连通，上游注水管线（16）上设有超声波流量计（3）和来水阀门（4），所述的超声波流量计（3）上设置有数显控制模块（2）；数显控制模块（2）与地面控制器（1）和超声波流量计（3）分别信号连接；所述的地面控制器（1）与注水井口（11）通过下游注水管线（10）连通，注水井口（11）下端通过井下管柱依次连接上层配水器（12）、封隔器（13）和下层配水器（14）；所述的地面控制器（1）与降压容器（8）之间通过降压管线（9）连通；该降压管线（9）上设置有测调阀门（7），测调阀门（7）与数显控制模块（2）信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述地面控制器（1）与注水井口（11）之间的下游注水管线（10）上设置有注水阀门（5）。
3.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述的测调阀门（7）为数控电控阀。
4.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述的降压容器（8）为密闭高压容器。
5.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述降压容器（8）与测调阀门（7）之间设有减压阀。
6.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述的注水井口（11）为高压井口。
7.根据权利要求1所述的一种高压井智能配水装置，其特征在于：所述分水器（15）上设置有分水器阀门（6）。
8.根据权利要求1-7所述的任意一种高压井智能配水装置提供一种高压井智能配水方法，其特征在于：具体步骤为：
步骤一 根据分注井不同注水层数、分层配注量及地层压力数据，设定井下配水器初始参数及配水器水嘴打开时间；
步骤二 将井下配水器、注水井封隔器按照管柱结构要求下入，使其位于相应层位，并打压坐封；
步骤三 井下智能配水器按照预设水嘴打开时间，执行水嘴打开动作；
步骤四 进行分层流量测调。
9.根据权利要求8所述的一种高压井智能配水方法，其特征在于：所述步骤四中进行分层流量测调，具体步骤为：
S1试验前，试验井注水压力稳定，无长期停注情况，分层吸水剖面相对均匀，无明显的单层突进现象；
S2当井下工具下入井筒并打压坐封后，按照预设的水嘴打开时间，上下配水器会自动打开水嘴至最大开度，进行测调前的试注，试注一定时间后，明确流量变化与压力变化关系；
S3结合S2中测试压力与流量关系，确定配注量要求下合理注入压力，确定后续分层流量测调压力控制范围，正常注水压力必须大于各层最低注入启动压力值，低于流程供水压力；
S4分层流量测试调配，并设定自动测调模式，先测试调配低配注量层；
S5打开第二层配水器水嘴，按照第一层配水器测调过程进行测试调配，由于第一层配水器处于正常注水状态，第二层配水器调节过程中，数显控制模块2自动识别接收第一层配水器数据，并合理调节第二层配水器水嘴开度，以达到配注要求;
S6若为多层分注井，按照上述方法依次类推即可完成。
10.根据权利要求9所述的一种高压井智能配水方法，其特征在于：所述的S4分层流量测试调配的测试过程为：
除测调层以外，关闭其他所有配水器水嘴，进行第一层测试调配；数显控制模块（2）发送指令，整个高压井智能配水装置建立了一个密闭的高压系统，地面控制器（1）控制来水情况，地面控制器1开度增加，压力增加，关闭后，压力稳定，通过测调阀门（7）调节，将注入水放到降压容器（8）内，从而降低压力，采用反复开关地面控制器（1）及测调阀门（7），改变压力。
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