CN108571312A - 油田分层开采用井下无线对接测调工具 - Google Patents

Abstract

一种油田分层开采用井下无线对接测调工具，其包括：测调仪，其通过第一电缆与井口的地面控制箱电连接，测调仪具有第一无线通讯模块；一个以上的电控配产器，各电控配产器通过第二电缆串联连接，电控配产器具有第一传感器、配产器可调流量阀以及配产器控制电路，配产器控制电路能接收第一传感器的数据；井下测控中枢，用于与第一无线通讯模块对接，并用于接收各配产器控制电路通过第二电缆传送的数据，根据第二电缆传送的数据调节各电控配产器的配产器可调流量阀的阀口开度。本发明能实现对地下油层开采状况的监测和调节，简化测调工艺流程、缩短测调周期、降低测调成本，同时具有操作简单、可靠性高以及易于维护的优点。

Description

油田分层开采用井下无线对接测调工具

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种油田分层开采用井下无线对接测调工具。

背景技术

在油田开采井中，不同产油层的压力和产量之间存在差异，笼统开采容易导致油井的不均衡生产。分层开采是缓解层间矛盾，减少无效水循环，提高油田开采效率的有效手段。

目前，控制各开采层段的产量，主要是依靠更换各层段所对应的油嘴来实现的。更换油嘴时需要根据配产量和油层的实际情况，多次更换油嘴，进行调试，直到达到配产要求为止。这种方法虽然原理比较简单，但是调配时间长、成本高，且调控的准确性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种油田分层开采用井下无线对接测调工具，能实现对地下油层开采状况的监测和调节，简化测调工艺流程、缩短测调周期、降低测调成本，同时具有操作简单、可靠性高以及易于维护的优点。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种油田分层开采用井下无线对接测调工具，其包括：

测调仪，其通过第一电缆与井口的地面控制箱电连接，所述测调仪具有第一无线通讯模块；

一个以上的电控配产器，各所述电控配产器通过第二电缆串联连接，所述电控配产器具有第一传感器、配产器可调流量阀以及配产器控制电路，所述配产器控制电路能接收所述第一传感器的数据；

井下测控中枢，用于与所述第一无线通讯模块对接，并用于接收各所述配产器控制电路通过所述第二电缆传送的数据，根据所述第二电缆传送的数据调节各所述电控配产器的所述配产器可调流量阀的阀口开度。

在本发明的实施方式中，所述井下测控中枢具有井下主控电路，所述井下主控电路包含处理器，所述处理器用于对所述第二电缆传送的数据进行处理并生成开度调节指令，所述处理器根据所述开度调节指令对各所述配产器可调流量阀的阀口开度进行调节。

在本发明的实施方式中，所述井下主控电路还具有与所述第一无线通讯模块通讯连接的第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块与所述处理器电连接，所述第二无线通讯模块以无线的方式接收所述第一无线通讯模块的信号并传递给所述处理器，或者所述第二无线通讯模块能将所述处理器需要发送的信号上传至所述第一无线通讯模块。

在本发明的实施方式中，所述井下主控电路还具有第一无线充电模块，所述第一无线充电模块与所述处理器电连接，所述测调仪具有第二无线充电模块，所述第二无线充电模块能够与所述第一无线充电模块无线对接，所述井下测控中枢能以无线充电的方式从所述测调仪接收电能并储存，各所述配产器控制电路能通过所述第二电缆从所述第一无线充电模块获得电能。

在本发明的实施方式中，所述第二无线充电模块具有充电电路和与所述充电电路电连接的第一充电线圈；所述第一无线充电模块具有相互电连接的第二充电线圈和电池组，所述第二充电线圈与所述第一充电线圈能通讯连接。

在本发明的实施方式中，所述井下主控电路还具有一次性充电电池组，所述一次性充电电池组与所述处理器电连接，各所述配产器控制电路能通过所述第二电缆从所述一次性充电电池组获得电能。

在本发明的实施方式中，所述配产器控制电路具有配产器处理器及配产器驱动模块，所述配产器处理器用于接收所述第一传感器的数据并将所述第一传感器的数据通过所述第二电缆发送至所述井下测控中枢，所述配产器驱动模块能根据所述井下测控中枢发送的控制信号对各所述配产器可调流量阀的阀口开度进行调节。

在本发明的实施方式中，所述井下测控中枢还具有中枢可调流量阀和第二传感器，所述处理器能接收所述第二传感器的数据并对所述第二传感器的数据进行处理而控制所述中枢可调流量阀的阀口开度。

在本发明的实施方式中，所述第二传感器包括第二压力传感器和第二流量传感器，所述第二压力传感器和所述第二流量传感器分别与所述井下主控电路电连接。

在本发明的实施方式中，所述第一传感器包括第一压力传感器和第一流量传感器，所述第一压力传感器和所述第一流量传感器分别与所述配产器控制电路电连接。

在本发明的实施方式中，所述配产器可调流量阀和所述中枢可调流量阀均具有阀套和可轴向移动地设置在所述阀套内的动阀芯。

本发明的油田分层开采用井下无线对接测调工具的特点及优点是：

一、本发明中各油层的采油产量由井下测控中枢统一管理，可实时监测和处理测调数据，因此能够实现一次对接，完成对井下各个油层采油产量的调节。解决了分层调节时需要对各油层进行反复测调的问题，能够显著地提高工作效率，节省时间和成本。

二、本发明中的井下压力和流量通过井下工具中集成的第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量传感器以及第二流量传感器测试，一次对接即可测试所有油层层段的数据，不需要反复投捞测试仪器，操作简单，测试效率高。

三、本发明中的井下采油产量的调节通过改变中枢可调流量阀和配产器可调流量阀的开度实现，调节过程不需要起下管柱，提高了调控效率，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的油田分层开采用井下无线对接测调工具的结构示意图。

图2为本发明的电控配产器的结构示意图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图4为本发明的电控配产器的配产器控制电路的模块图。

图5为本发明的井下测控中枢的结构示意图。

图6为图5的B-B向剖视图。

图7为本发明的井下测控中枢的井下主控电路的模块图。

图8为本发明的测调仪的第二无线充电模块与井下测控中枢的第一无线充电模块对接的模块图。

图9为本发明的测调仪的结构示意图。

图10为本发明的配产器可调流量阀和中枢可调流量阀的结构示意图。

图11为本发明的配产器可调流量阀和中枢可调流量阀的仰视图。

图12为本发明的动阀芯的结构示意图。

附图符号说明：1、测调仪；11、第一电缆；12、第一无线通讯模块；13、偏心井口；14、第二无线充电模块；141、充电电路；142、第一充电线圈；2、电控配产器；21、第二电缆；22、第一传感器；221、第一压力传感器；222、第一流量传感器；23、配产器可调流量阀；24、配产器控制电路；241、配产器处理器；242、配产器驱动模块；2421、直流电机；243、A/D转换模块；244、电缆通讯模块；25、上接头；26、下接头；27、壳体；3、井下测控中枢；31、上接头；32、下接头；33、壳体；34、井下主控电路；341、处理器；342、电缆通讯模块；343、第二无线通讯模块；344、第一无线充电模块；3441、第二充电线圈；3442、电池组；345、驱动模块；3451、直流电机；346、A/D转换模块；35、中枢可调流量阀；36、第二传感器；361、第二压力传感器；362、第二流量传感器；4、地面控制箱；5、计算机；6、电缆车；7、封隔器；8、钢管；9、油层；91、阀套；911、圆孔；92、动阀芯；921、V形开口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种油田分层开采用井下无线对接测调工具，其包括测调仪1、一个以上的电控配产器2和井下测控中枢3，其中：测调仪1通过第一电缆11与井口的地面控制箱4电连接，所述测调仪1具有第一无线通讯模块12；各所述电控配产器2通过第二电缆21串联连接，所述电控配产器2具有第一传感器22、配产器可调流量阀23以及配产器控制电路24，所述配产器控制电路24能接收所述第一传感器22的数据；井下测控中枢3用于与所述第一无线通讯模块12对接，并用于接收各所述配产器控制电路24通过所述第二电缆21传送的数据，根据所述第二电缆21传送的数据调节各所述电控配产器2的所述配产器可调流量阀23的阀口开度。

具体的，测调仪1通过第一电缆11与地面控制箱4电连接，该第一电缆11通过电缆车6操控，该地面控制箱4与计算机5通过有线或无线通讯连接，地面控制箱4能够为测调仪1供电并与其通讯。在工作时，测调仪1通过偏心井口13进入开采井内，随电缆车6操纵的第一电缆11上下移动，测调仪1可以与井下测控中枢3无线对接，以无线的方式与井下测控中枢3通讯。

在本实施例中，该测调仪1具有第一无线通讯模块12，该第一无线通讯模块12可为DTD465A无线通讯模块，其可与一定距离范围内的特定无线设备实现无线对接，测调仪1随第一电缆11上下移动，当井下测控中枢3进入测调仪1的可对接范围内后，测调仪1的第一无线通讯模块12可以与井下测控中枢3无线对接，从而实现与井下测控中枢3的无线通讯。

一个以上的电控配产器2和井下测控中枢3通过井下工具串置入开采井的井筒中，该井下工具串还包括两个以上的封隔器7，所有电控配产器2均布置在井下测控中枢3的下方，井下测控中枢3与电控配产器2不相邻，由封隔器7隔开；各个电控配产器2之间也互不相邻，也由封隔器7隔开；各个封隔器7、井下测控中枢3以及各个电控配产器2之间通过钢管8连接。第二电缆21穿过封隔器7，将井下测控中枢3与所有的电控配产器2连接，使井下测控中枢3能够通过第二电缆21为各个电控配产器2供电并与它们通讯。通过上述连接，封隔器7将井下空间分成两个以上的层段，从而使各个电控配产器2能够对井下不同油层9的产油量进行分层调控。

在本发明中，如图2和图3所示，该电控配产器2包括上接头25、下接头26、以及连接在上接头25和下接头26之间的壳体27，该电控配产器2的上接头25和下接头26分别与钢管8连接。其中，电控配产器2的第一传感器22、配产器可调流量阀23以及配产器控制电路24分别设置在壳体27内，该配产器控制电路24能接收第一传感器22的数据；在本实施例中，该第一传感器22包括第一压力传感器221和第一流量传感器222，该第一压力传感器221和第一流量传感器222分别与配产器控制电路24电连接。

请配合参阅图4所示，配产器控制电路24具有配产器处理器241及配产器驱动模块242，该配产器处理器241用于接收第一传感器22的数据并将第一传感器22的数据通过第二电缆21发送至井下测控中枢3，该配产器驱动模块242能根据井下测控中枢3发送的控制信号对各配产器可调流量阀23的阀口开度进行调节。

具体的，该配产器处理器241可为S12XS128单片机，该配产器驱动模块242与配产器处理器241电连接，其可为电机驱动模块，该电机驱动模块与直流电机2421电连接，并驱动其转动，通过直流电机2421来调整配产器可调流量阀23的阀口开度。该配产器处理器241还电连接有A/D转换模块243，该A/D转换模块243与第一传感器22电连接，第一压力传感器221和第一流量传感器222测得的数据通过A/D转换模块243传递给配产器处理器241。进一步的，该配产器处理器241还电连接有电缆通讯模块244，第二电缆21与电缆通讯模块244电连接，电缆通讯模块244通过第二电缆21与井下测控中枢3电连接，实现与井下测控中枢3的数据通讯。当然，该配产器处理器241还电连接有时钟电路、FLASH和EEPROM，其中，时钟电路用于为系统提供时钟信号；FLASH用于存储程序代码；EEPROM用于存储数据。

在工作时，该配产器控制电路24通过第二电缆21从井下测控中枢3获得电能并将电能供给电控配产器2内的其余电子部件；该配产器控制电路24能够收集第一压力传感器221和第一流量传感器222所测得的数据并将该数据通过第二电缆21发送给井下测控中枢3；该配产器控制电路24还能通过第二电缆21接收井下测控中枢3发来的控制信号，从而通过配产器驱动模块242和直流电机2421控制配产器可调流量阀23的阀口开度，实现对各油层9采油产量的调节，阀口开度的调节记录通过第二电缆21上传给井下测控中枢3。

在本发明中，如图5和图6所示，该井下测控中枢3包括上接头31、下接头32、以及连接在上接头31和下接头32之间的壳体33，井下测控中枢3的上接头31和下接头32分别与钢管8连接。在本实施例中，请配合参阅图7所示，该井下测控中枢3具有井下主控电路34，该井下主控电路34包含处理器341，该处理器341用于对接收的数据进行处理并生成开度调节指令，该开度调节指令会通过第二电缆21传输给井下各电控配产器2的配产器控制电路24，从而通过各配产器控制电路24对各电控配产器2的配产器可调流量阀23的阀口开度进行调节。在该实施例中，该井下测控中枢3设置在不含油层9的层段。

具体的，该井下主控电路34的处理器341可为S12XS128单片机，该处理器341还电连接有电缆通讯模块342，第二电缆21与该电缆通讯模块342电连接，该处理器341通过第二电缆21接收井下各电控配产器2的数据，还可通过第二电缆21向井下各电控配产器2发送控制信号。当然，该处理器341还电连接有时钟电路、FLASH和EEPROM，其中，时钟电路用于为系统提供时钟信号；FLASH用于存储程序代码；EEPROM用于存储数据。

在本实施例中，该井下主控电路34还具有与测调仪1的第一无线通讯模块12通讯连接的第二无线通讯模块343，该第二无线通讯模块343与处理器341电连接，该第二无线通讯模块343可为DTD465A无线通讯模块，该第二无线通讯模块343以无线的方式接收第一无线通讯模块12的信号并传递给处理器341，或者该第二无线通讯模块343能将处理器341需要发送的信号上传至第一无线通讯模块12。

进一步的，请配合参阅图8和图9所示，在一可行的实施例中，该井下主控电路34还具有第一无线充电模块344，该测调仪1具有第二无线充电模块14，该第二无线充电模块14能够与第一无线充电模块344无线对接，该井下测控中枢3能以无线充电的方式从测调仪1接收电能并将该电能输送至第一无线充电模块344储存，各电控配产器2中的各个电子部件能通过该第二电缆21从该第一无线充电模块344获得电能。

具体的，该第二无线充电模块14具有充电电路141和与该充电电路141电连接的第一充电线圈142，该充电电路141可为CN3059电池充电电路；该第一无线充电模块344具有相互电连接的第二充电线圈3441和电池组3442，该第二充电线圈3441与第一充电线圈142能通讯连接。

通过该可行的实施例，当井下测控中枢3进入测调仪1的可对接范围内后，测调仪1的第二无线充电模块14即可与井下测控中枢3上的第一无线充电模块344对接，从而实现对井下测控中枢3的充电。

在另一可行的实施例中，该井下主控电路34还具有一次性充电电池组，各配产器控制电路24能通过第二电缆21从该一次性充电电池组获得电能。在该可行的实施例中，测调仪1上不再设置第二无线充电模块14。

根据本发明的一个实施方式，该井下测控中枢3还具有中枢可调流量阀35和第二传感器36，该处理器341能接收第二传感器36的数据并对第二传感器36的数据进行处理而控制中枢可调流量阀35的阀口开度。在该实施例中，该井下测控中枢3设置在含油层9的层段，从而达到与电控配产器2同样的能够调节对应油层采油量的目的。

具体的，该中枢可调流量阀35和第二传感器36分别设置在壳体33内，其中，该第二传感器36包括第二压力传感器361和第二流量传感器362，该第二压力传感器361和第二流量传感器362分别与井下主控电路34电连接，该井下测控中枢3的处理器341能接收第二传感器36的数据并对第二传感器36的数据进行处理而控制中枢可调流量阀35的阀口开度。

请配合参阅图7所示，该井下主控电路34具有与处理器341电连接的驱动模块345，该驱动模块345可为电机驱动模块，该电机驱动模块与直流电机3451电连接，并驱动其转动，通过直流电机3451来调整中枢可调流量阀35的阀口开度。该处理器341还电连接有A/D转换模块346，该A/D转换模块346与第二传感器36电连接，第二压力传感器361和第二流量传感器362测得的数据通过A/D转换模块346传递给处理器341。

在工作时，电池组3442为井下测控中枢3内的其余电子部件供电，并可通过第二电缆21将电能输送给井下各个电控配产器2；井下主控电路34能够接收并存储第二压力传感器361和第二流量传感器362所测得的数据，并根据接收到的数据以及其内部的程序控制中枢可调流量阀35的阀口开度，从而调节采油产量，阀口开度的调节记录也能够存储在井下主控电路34中；该井下主控电路34还能通过第二电缆21与各个电控配产器2通讯，接收各个电控配产器2的数据信号，下发控制信号。

本发明的油田分层开采用井下无线对接测调工具的工作原理如下：在测调仪1与井下测控中枢3实现无线对接的工况下，一方面，各个电控配产器2将测得的相应油层的流量和压力数据通过第二电缆21发送给井下测控中枢3，井下测控中枢3将接收到的数据、自身测得的数据以及井下主控电路34中存储的数据发送给测调仪1，测调仪1通过第一电缆11将数据发送给地面控制箱4，地面控制箱4将数据发送给计算机5，计算机5将所接收到的数据进行存储、解释和处理，并可呈现给操作人员，实现地面对井下数据的监测。另一方面，计算机5可根据操作人员的指令、程序设定以及接收到的井下测试数据生成控制信号，并将信号发送给地面控制箱4，地面控制箱4将控制信号发送给测调仪1，测调仪1将控制信号发送给井下测控中枢3。根据控制信号，井下测控中枢3管理井下各个油层的采油产量，这包括两部分：其一，井下测控中枢3调节中枢可调流量阀35的阀口开度，从而控制其对应油层9的采油产量；其二，井下测控中枢3通过第二电缆21将控制信号下发给各个电控配产器2，进而控制各电控配产器2所对应的层段的采油产量，从而实现地面对井下各个油层9采油产量的调节。

在测调仪1未与井下测控中枢3实现无线对接的工况下，各个电控配产器2将测得的相应油层的流量和压力数据通过第二电缆21发送给井下测控中枢3，井下测控中枢3将接收到的数据、自身测得的数据存储，并根据测量数据以及程序设定生成控制信号，调控自身的采油产量和各个电控配产器2的采油产量，实现井下开采工况的自动测调。

在本发明的实施方式中，如图10至图12所示，该配产器可调流量阀23和中枢可调流量阀35均具有阀套91和可轴向移动地设置在阀套91内的动阀芯92。具体的，该动阀芯92上开有V形开口921，阀套91的壁面上开有圆孔911，动阀芯92在电机的驱动下在阀套91内沿轴向做直线运动。V形开口921与阀套91的壁面上的圆孔911交叠区域即为配产器可调流量阀23和中枢可调流量阀35的通流面积，该通流面积的大小随着动阀芯92的运动而变化。

本发明的油田分层开采用井下无线对接测调工具的特点和优点是：

本发明中各油层的采油产量由井下测控中枢3统一管理，可实时监测和处理测调数据，因此能够实现一次对接，完成对井下各个油层9采油产量的调节。解决了分层调节时需要对各油层9进行反复测调的问题，能够显著地提高工作效率，节省时间和成本。

本发明中的井下压力和流量通过井下工具中集成的第一压力传感器221、第二压力传感器361、第一流量传感器222以及第二流量传感器362测试，一次对接即可测试所有油层9层段的数据，不需要反复投捞测试仪器，操作简单，测试效率高。

本发明中的井下采油产量的调节通过改变中枢可调流量阀35和配产器可调流量阀23的开度实现，调节过程不需要起下管柱，提高了调控效率，降低了成本。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (11)

1.一种油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，包括：

测调仪，其通过第一电缆与井口的地面控制箱电连接，所述测调仪具有第一无线通讯模块；

一个以上的电控配产器，各所述电控配产器通过第二电缆串联连接，所述电控配产器具有第一传感器、配产器可调流量阀以及配产器控制电路，所述配产器控制电路能接收所述第一传感器的数据；

井下测控中枢，用于与所述第一无线通讯模块对接，并用于接收各所述配产器控制电路通过所述第二电缆传送的数据，根据所述第二电缆传送的数据调节各所述电控配产器的所述配产器可调流量阀的阀口开度。

2.如权利要求1所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述井下测控中枢具有井下主控电路，所述井下主控电路包含处理器，所述处理器用于对所述第二电缆传送的数据进行处理并生成开度调节指令，所述处理器根据所述开度调节指令对各所述配产器可调流量阀的阀口开度进行调节。

3.如权利要求2所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述井下主控电路还具有与所述第一无线通讯模块通讯连接的第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块与所述处理器电连接，所述第二无线通讯模块以无线的方式接收所述第一无线通讯模块的信号并传递给所述处理器，或者所述第二无线通讯模块能将所述处理器需要发送的信号上传至所述第一无线通讯模块。

4.如权利要求2或3所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述井下主控电路还具有第一无线充电模块，所述第一无线充电模块与所述处理器电连接，所述测调仪具有第二无线充电模块，所述第二无线充电模块能够与所述第一无线充电模块无线对接，所述井下测控中枢能以无线充电的方式从所述测调仪接收电能并储存，各所述配产器控制电路能通过所述第二电缆从所述第一无线充电模块获得电能。

5.如权利要求4所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述第二无线充电模块具有充电电路和与所述充电电路电连接的第一充电线圈；所述第一无线充电模块具有相互电连接的第二充电线圈和电池组，所述第二充电线圈与所述第一充电线圈能通讯连接。

6.如权利要求2或3所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述井下主控电路还具有一次性充电电池组，所述一次性充电电池组与所述处理器电连接，各所述配产器控制电路能通过所述第二电缆从所述一次性充电电池组获得电能。

7.如权利要求1所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述配产器控制电路具有配产器处理器及配产器驱动模块，所述配产器处理器用于接收所述第一传感器的数据并将所述第一传感器的数据通过所述第二电缆发送至所述井下测控中枢，所述配产器驱动模块能根据所述井下测控中枢发送的控制信号对各所述配产器可调流量阀的阀口开度进行调节。

8.如权利要求2所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述井下测控中枢还具有中枢可调流量阀和第二传感器，所述处理器能接收所述第二传感器的数据并对所述第二传感器的数据进行处理而控制所述中枢可调流量阀的阀口开度。

9.如权利要求8所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述第二传感器包括第二压力传感器和第二流量传感器，所述第二压力传感器和所述第二流量传感器分别与所述井下主控电路电连接。

10.如权利要求1所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述第一传感器包括第一压力传感器和第一流量传感器，所述第一压力传感器和所述第一流量传感器分别与所述配产器控制电路电连接。

11.如权利要求8所述的油田分层开采用井下无线对接测调工具，其特征在于，所述配产器可调流量阀和所述中枢可调流量阀均具有阀套和可轴向移动地设置在所述阀套内的动阀芯。