CN109236251A - 远端控制分层注水系统 - Google Patents
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Abstract
一种远端控制分层注水系统，包括井下控制单元、地面控制单元、油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端；井下控制单元与地面控制单元之间实现无线通信，地面控制单元与油田信息中心数据网关通过GPRS无线网络通信，油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端之间通过Internet网络连接通信；井下控制单元用于将井下注水运行过程中的相关信息传输至地面控制单元，地面控制单元通过GPRS无线网络和油田信息中心数据网关存储在数据收发服务器中，供智能终端修改操作，同时井下控制单元通过地面控制单元接收远程控制。本发明不需要现场作业，安全可靠，作业成本低。
Description
技术领域
本发明属于从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或矿物泥浆的装置技术领域，具体涉及到一种远端控制分层注水系统。
背景技术
注水是油田补充地层能量、提高采收率最为有效的措施之一，为了有效的解决开采层内与层间矛盾，采用细分层系，精细注水来实现各潜力层均衡注采开发。目前常规注水工艺，虽能实现分层注水，但其施工作业复杂，测调难度大，增加油田后期开采成本，而且分层注水整体效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有注水装置的缺点，提供一种注水合格率高、控制精准、工作效率高、节省人工的远端控制分层注水系统。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种远端控制分层注水系统包括井下控制单元、地面控制单元、油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端；井下控制单元与地面控制单元之间实现无线通信，地面控制单元与油田信息中心数据网关通过GPRS无线网络通信，油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端之间通过Internet网络连接通信；井下控制单元用于将井下注水运行过程中的相关信息传输至地面控制单元，地面控制单元通过GPRS无线网络和油田信息中心数据网关存储在数据收发服务器中，供智能终端查询、控制或修改操作，同时井下控制单元通过地面控制单元接收远程控制；所述的井下控制单元为工作筒的一端为公头、另一端安装有连接座，连接座上加工有通道d，连接座为母头与工作筒的公头相匹配，在工作筒公头端面上一侧加工有进水孔a，工作筒内设置有隔板，隔板上加工有第一通孔b，隔板将工作筒内腔分割成安装腔和出水腔，安装腔内安装有射流器、电动机、第二电池、检测模块，检测模块实时检测水的压力和流量，射流器的进水口与工作筒的进水孔a相连通且射流器的进水口与工作筒的进水孔a之间设置有滤网，射流器的出水口与第一通孔b对齐，射流器的动力端与电动机动力端相连，第二电池为电动机提供电源，工作筒的另一端内置有堵头，堵头位于工作筒内一侧设置有凸块，凸块上加工有出水孔c，出水孔c与连接座的通道d相连通。
作为一种优选的技术方案，所述的地面控制单元包括壳体、电池组、控制电路、第一电动调节阀、前端压力传感器、后端压力传感器、第一流量传感器、第二电动调节阀，壳体内设置有第一流体通道和第二流体通道，第一电动调节阀调节第一流体通道的开度，第二流体通道的进水口与第一流体通道位于第一电动调节阀下游的区段相连通，第二电动调节阀调节第二流体通道的开度，用于测量第一电动调节阀的阀前流体压力的前端压力传感器、用于测量第一电动调节阀的阀后流体压力的后端压力传感器，以及用于测量经过第一电动调节阀的流体流量的第一流量传感器，第一电动调节阀、前端压力传感器、后端压力传感器、第一流量传感器、第二电动调节阀分别与控制电路相连，控制电路接收油田信息中心数据网关发出的命令实现对地面及井下流量、流速、压力的精确控制。
作为一种优选的技术方案，所述的检测模块为：压力传感器和第二流量传感器的输出端与控制器相连，控制器的输出端接低频无线收发器和数据存储器。
作为一种优选的技术方案，所述的射流器为套管内设置有出水嘴，出水嘴由转轴和定轴构成，定轴固定在套管内，定轴轴向加工有2个平行的第一进水孔e 和第二进水孔k，第一进水孔e和第二进水孔k的中心线与定轴的中心线位于同一平面，转轴靠近定轴的一端端面上加工有与第一进水孔e和第二进水孔k相同的第一出水孔f和第二出水孔h，第一出水孔f和第二出水孔h的中心线与转轴的中心线位于同一平面，转轴侧面加工有与第一出水孔f和第二出水孔h相连通的第三出水孔j，第三出水孔j与套管侧壁的出水口g相匹配，转轴与套管之间设置有轴承，套管端部设置有固定轴承的端盖，转轴与电动机相连。
作为一种优选的技术方案，所述的第一进水孔e和第二进水孔k以及第一出水孔f和第二出水孔h结构相同均为扇形孔。
作为一种优选的技术方案，所述扇形孔截面扇形的圆心角为60°～90°、半径是定轴半径的1/2～4/5。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用无线远程智能注水降低测调难度，不需要现场作业，保障井场安全可靠，降低作业成本；
2、本发明在斜井、水平井中的应用明显优于传统注水技术，具有更强的适应性；
3、本发明井口及井下管串结构简单、施工方便、风险小，在老油田设备改造简单，极易推广；
4、本发明调节水嘴不同开度，按需配水，实现精确分注，避免资源的浪费和污染；
5、本发明更好的管理注水井，实时反馈井底压力与流量信息，适时调节水嘴开度，控制注水流量，最终提高采收率，获得更大的经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中地面控制单元的结构示意图。
图3是图1中井下控制单元的结构示意图。
图4是图3中射流器的结构示意图。
图5是图4转轴端面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
在图1中，本发明的远端控制分层注水系统由井下控制单元、地面控制单元、油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端连接构成。
井下控制单元与地面控制单元之间实现无线通信，地面控制单元与油田信息中心数据网关通过GPRS无线网络通信，油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端之间通过Internet网络连接通信；井下控制单元用于将井下注水运行过程中的相关信息传输至地面控制单元，地面控制单元通过GPRS无线网络和油田信息中心数据网关存储在数据收发服务器中，供智能终端查询、控制或修改操作，智能终端为联网计算机，同时井下控制单元通过地面控制单元接收远程控制。
在图2中，地面控制单元包括电池组1、控制电路2、第一电动调节阀3、前端压力传感器4、壳体5、后端压力传感器6、第二电动调节阀7、第一流量传感器8，壳体5内设置有第一流体通道和第二流体通道，第一电动调节阀3调节第一流体通道的开度，第二流体通道的进水口与第一流体通道位于第一电动调节阀 3下游的区段相连通，第二电动调节阀7调节第二流体通道的开度，用于测量第一电动调节阀3的阀前流体压力的前端压力传感器4、用于测量第一电动调节阀3 的阀后流体压力的后端压力传感器6，以及用于测量经过第一电动调节阀3的流体流量的第一流量传感器8，第一电动调节阀3、前端压力传感器4、后端压力传感器6、第一流量传感器8、第二电动调节阀7分别与控制电路2相连，控制电路 2接收油田信息中心数据网关发出的命令实现对流量、流速、压力的精确控制，控制电路2用于根据检测结果、测量结果从控制电路2内的存储器调取预先设定的与检测结果、测量结果对应的命令通过无线信号传输装置接收油田信息中心数据网关发出的命令，然后将命令中与各执行单元对应的命令转换为各执行单元能识别的格式后发送至相应的执行单元使执行单元根据命令以调节流体通道的开度。，执行单元为第一电动调节阀3或第二电动调节阀7或井下控制单元，控制电路2还将检测结果以及测量结果通过无线信号传输装置输出至油田信息中心数据网关。
在图3中，本实施的井下控制单元由工作筒9、滤网10、隔板11、射流器12、电动机13、电池14、检测模块15、堵头16、连接座17连接构成。
工作筒9的一端为公头、另一端安装有连接座17，连接座17上加工有通道d，连接座17为母头与工作筒9的公头相匹配，用于工作单元串连，在工作筒9公头端面上一侧加工有进水孔a，工作筒9内设置有隔板11，隔板11上加工有第一通孔b，隔板11将工作筒9内腔分割成安装腔和出水腔，安装腔内安装有射流器12、电动机13、电池14、检测模块15，检测模块15实时检测水的压力和流量，射流器12的进水口与工作筒9的进水孔a相连通且射流器12的进水口与工作筒9的进水孔a之间安装有滤网10，射流器12的出水口与第一通孔b对齐，射流器12 的动力端与电动机13动力端相连，电动机13用于打开或关闭射流器12，电池14 为电动机13提供电源，工作筒9的另一端内置有堵头16，堵头16位于工作筒内一侧设置有凸块，凸块上加工有出水孔c，出水孔c与连接座17的通道d相连通，水从出水孔c流出时，沉淀物沉淀在堵头上，防止堵塞出水孔c。
本实施例的检测模块15由压力传感器15‐1、第二流量传感器15‐2、控制器 15‐3、低频无线收发器15‐4、数据存储器15‐5连接构成。
压力传感器15‐1和第二流量传感器15‐2的输出端与控制器15‐3相连，控制器15‐3的输出端接低频无线收发器15‐4和数据存储器15‐5。压力传感器15‐1用于实时检测工作筒9内的压力，并将采集到的压力信号转换成电信号输入到控制器15‐3，第二流量传感器15‐2实时检测工作筒9内的流量，并将采集到的流量信号转换成电信号输入到控制器15‐3，控制器15‐3将输入的电信号进行处理，一方面通过低频无线收发器15‐4发射给地面控制单元，另一方面将压力数据和流量数据存储在数据存储器15‐5，控制器15‐3，控制器15‐3同时接收地面控制单元转发的油田信息中心数据网关命令。
在图4、5中，本实施例的射流器12由套管12‐1、定轴12‐2、转轴12‐3、轴承12‐4、端盖12‐5连接构成。
套管12‐1内安装有出水嘴，出水嘴由转轴12‐3和定轴12‐2构成，定轴12‐2 通过螺纹紧固连接件固定安装在套管12‐1内，定轴12‐2轴向加工有2个平行的第一进水孔e和第二进水孔k，第一进水孔e和第二进水孔k的中心线与定轴12‐2 的中心线位于同一平面，转轴12‐3靠近定轴12‐2的一端端面上加工有与第一进水孔e和第二进水孔k相同的第一出水孔f和第二出水孔h，第一出水孔f和第二出水孔h的中心线与转轴12‐3的中心线位于同一平面，第一进水孔e和第二进水孔 k以及第一出水孔f和第二出水孔h结构相同均为扇形孔，该扇形孔截面扇形的圆心角为70°、半径是定轴半径的2/3，转轴12‐3侧面加工有与第一出水孔f和第二出水孔h相连通的第三出水孔j，第三出水孔j与套管12‐1侧壁的出水口g相匹配，转轴12‐3与套管12‐1之间设置有轴承12‐4，套管12‐1端部设置有固定轴承的端盖12‐5，转轴12‐3末端伸出端盖12‐5与电动机13相连，当电动机带动转轴旋转到第一出水孔f和第二出水孔h与第一进水孔e和第二进水孔k对齐，射流器12打开，水从射流器12进入工作筒9内，当电动机13带动转轴12‐3旋转到第一出水孔f和第二出水孔h与第一进水孔e和第二进水孔k完全错开时，射流器12关闭，停止射流，电动机13带动转轴12‐3旋转幅度大小来调节水流量大小。
Claims (6)
1.一种远端控制分层注水系统，其特征在于包括：井下控制单元、地面控制单元、油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端；
井下控制单元与地面控制单元之间实现无线通信，地面控制单元与油田信息中心数据网关通过GPRS无线网络通信，油田信息中心数据网关、数据收发服务器、油田公共数据平台、智能终端之间通过Internet网络连接通信；
井下控制单元用于将井下注水运行过程中的相关信息传输至地面控制单元，地面控制单元通过GPRS无线网络和油田信息中心数据网关存储在数据收发服务器中，供智能终端查询、控制或修改操作，同时井下控制单元通过地面控制单元接收远程控制；
所述的井下控制单元为工作筒(9)的一端为公头、另一端安装有连接座(17)，连接座(17)上加工有通道(d)，连接座(17)为母头与工作筒(9)的公头相匹配，在工作筒(9)公头端面上一侧加工有进水孔(a)，工作筒(9)内设置有隔板(11)，隔板(11)上加工有第一通孔(b)，隔板(11)将工作筒(9)内腔分割成安装腔和出水腔，安装腔内安装有射流器(12)、电动机(13)、第二电池(14)、检测模块(15)，检测模块(15)实时检测水的压力和流量，射流器(12)的进水口与工作筒(9)的进水孔(a)相连通且射流器(12)的进水口与工作筒(9)的进水孔(a)之间设置有滤网(10)，射流器(12)的出水口与第一通孔(b)对齐，射流器(12)的动力端与电动机(13)动力端相连，第二电池(14)为电动机(13)提供电源，工作筒(9)的另一端内置有堵头(16)，堵头(16)位于工作筒内一侧设置有凸块，凸块上加工有出水孔(c)，出水孔(c)与连接座(17)的通道(d)相连通。
2.根据权利要求1所述的远端控制分层注水系统，其特征在于：地面控制单元包括壳体(5)、电池组(1)、控制电路(2)、第一电动调节阀(3)、前端压力传感器(4)、后端压力传感器(6)、第一流量传感器(8)、第二电动调节阀(7)，壳体(5)内设置有第一流体通道和第二流体通道，第一电动调节阀(3)调节第一流体通道的开度，第二流体通道的进水口与第一流体通道位于第一电动调节阀(3)下游的区段相连通，第二电动调节阀(7)调节第二流体通道的开度，用于测量第一电动调节阀(3)的阀前流体压力的前端压力传感器(4)、用于测量第一电动调节阀(3)的阀后流体压力的后端压力传感器(6)，以及用于测量经过第一电动调节阀(3)的流体流量的第一流量传感器(8)，第一电动调节阀(3)、前端压力传感器(4)、后端压力传感器(6)、第一流量传感器(8)、第二电动调节阀(7)分别与控制电路(2)相连，控制电路(2)接收油田信息中心数据网关发出的命令实现对地面及井下流量、流速、压力的精确控制。
3.根据权利要求1所述的远端控制分层注水系统，其特征在于所述的检测模块(15)为：压力传感器(15-1)和第二流量传感器(15-2)的输出端与控制器(15-3)相连，控制器(15-3)的输出端接低频无线收发器(15-4)和数据存储器(15-5)。
4.根据权利要求1所述的远端控制分层注水系统，其特征在于：所述的射流器(12)为套管(12-1)内设置有出水嘴，出水嘴由转轴(12-3)和定轴(12-2)构成，定轴(12-2)固定在套管(12-1)内，定轴(12-2)轴向加工有2个平行的第一进水孔(e)和第二进水孔(k)，第一进水孔(e)和第二进水孔(k)的中心线与定轴(12-2)的中心线位于同一平面，转轴(12-3)靠近定轴(12-2)的一端端面上加工有与第一进水孔(e)和第二进水孔(k)相同的第一出水孔(f)和第二出水孔(h)，第一出水孔(f)和第二出水孔(h)的中心线与转轴(12-3)的中心线位于同一平面，转轴(12-3)侧面加工有与第一出水孔(f)和第二出水孔(h)相连通的第三出水孔(j)，第三出水孔(j)与套管(12-1)侧壁的出水口(g)相匹配，转轴(12-3)与套管(12-1)之间设置有轴承(12-4)，套管(12-1)端部设置有固定轴承(12-4)的端盖(12-5)，转轴(12-3)与电动机(13)相连。
5.根据权利要求4所述的远端控制分层注水系统，其特征在于：所述的第一进水孔(e)和第二进水孔(k)以及第一出水孔(f)和第二出水孔(h)结构相同均为扇形孔。
6.根据权利要求5所述的防堵塞智能分层配水器，其特征在于：所述扇形孔截面扇形的圆心角为60°～90°、半径是定轴半径的1/2～4/5。
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