CN109386266A - 一种缆控式智能分层注水装置系统及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缆控式智能分层注水装置系统及其施工工艺，包括工艺管柱、地面控制装置和计算机，工艺管柱通过钢管电缆经地面控制装置与计算机连接，工艺管柱上设置有集成涡街流量计的缆控式智能配水器，通过涡街流量计得到被测介质的流量信息，正常注水时通过钢管电缆将井下分层流量与分层压力数据经地面控制装置传至计算机；通过计算机设置本层配注量，通过对比传输流量与配注量进行实时调节。本发明提供的缆控式智能分层注水工艺管柱不仅能满足分注井智能调配；调整层间吸水不均现象；大幅度提高采收率；而且可进行井下分段流量自动测调、生产数据实时存储、地层压降测试。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种缆控式智能分层注水装置系统及其施工工艺。
背景技术
油田注水是油田开发过程中；应用最广、最有效、最经济的增产稳产措施之一。随着油田开发需求不断提高；注水技术不断升级换代；为了有效解决层间和层内差异；提出了井下分层注水技术来实现均衡注采开发；最大程度的提高储层波及体积；提高油田采收率。目前常用的分层配水器；均为机械式井下配水结构；虽然能够实现分层注水工艺；但存在人工作业施工复杂；测调难度大和分层注水效果差等问题。目前油田分层注水井测试调配时主要是以钢丝作业为主；通过地面试井车控制平台控制钢丝的起下来反复投捞更换固定水嘴；工作量大；无法地面实时控制井下测调仪实现测调同步；并且投捞仪器侧向定位对接成功率低。
为了解决大斜度井、深井、采出水回注井、水平井分层注水和测试调配难题；通过分注工艺的研究、关键工具的研制；进一步提高注水数字化水平；实现分注井在注水站远程测试调配及流量压力等数据实时远传；为了省去下电缆测试调配工序；提高注水数字化水平；实现在注水站对分注井实施单层流量测试调配；实现流量、压力、温度、封隔器验封等数据实时远传至注水站；研发了直读式数字智能分层注水井下配套工具；对后期开展水平井分段注水有着重要的指导意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种缆控式智能分层注水装置系统及其施工工艺，在不动管柱、不需任何施工的情况下；完成注水井各层流量的精确、方便调节；进而实现分注井在注水站远程测试调配及流量压力等数据实时远传。
本发明采用以下技术方案：
一种缆控式智能分层注水装置系统，包括工艺管柱、地面控制装置和计算机，工艺管柱通过钢管电缆经地面控制装置与计算机连接，工艺管柱上设置有集成涡街流量计的缆控式智能配水器，通过涡街流量计得到被测介质的流量信息，正常注水时通过钢管电缆将井下分层流量与分层压力数据经地面控制装置传至计算机；通过计算机设置本层配注量，通过对比传输流量与配注量进行实时调节。
更进一步的，本发明的特点还在于：缆控式智能配水器包括电缆接头组件和流量计主体，流量计主体设置在电缆接头组件内，包括旋涡发生体和探头体。
其中，电缆接头组件从上至下依次包括上接头体、上电缆体上层、插针体、电路板腔体、上连接体、下连接体、下电缆接头腔体和下接头体，旋涡发生体和探头体设置在上连接体和下连接体之间。
其中，缆控式智能配水器的一端通过上接头体与钢管电缆连接，上接头体与上连接体连接，上电缆体上层、插针体和电路板腔体依次设置在上接头体与上连接体之间；上连接体通过流量计主体与下连接体连接，下接头体设置在下连接体的端部，下电缆接头腔体设置在下连接体和下接头体之间。
其中，旋涡发生体与钢管电缆的一端连接，通过液体流过旋涡发生体产生的流体旋涡对三角柱的旋涡发生体产生交替变化的压力，由压电信号传感器检测呈电信号经前置放大器进行放大处理后变成标准电信号输出，得到被测介质的流量大小。
更进一步的，本发明的特点还在于：工艺管柱自下而上依次包括筛管丝堵、单流阀、预置工作筒、第一缆控式智能配水器、第一过电缆封隔器、第二缆控式智能配水器和第二过电缆封隔器，井口处设置井口密封，第一缆控式智能配水器和第二缆控式智能配水器分别与钢管电缆连接。
其中，第一过电缆封隔器设置在上下注水层之间，第一缆控式智能配水器位于注水层下，第二缆控式智能配水器位于注水层上。
本发明的另一技术方案是：一种缆控式智能分层注水装置系统的施工工艺，包括以下步骤：
S1、利用电缆卡子将钢管电缆与过电缆封隔器连接，过电缆封隔器与缆控式智能配水器连接组成智能配注工具串，按顺序下至井下预定位置；
S2、步骤S1下完井管柱后，以4～6m/min的速度采用同步限速方式将钢管电缆和油管下井，管柱下到设计位置后进行磁定位测井校深；
S3、步骤S2完成后，通电检测仪器工作情况，进行井口电缆密封，再进行地面电缆连接；
S4、坐封过电缆封隔器，观察套管出口溢流情况后缓慢泄压；
S5、将钢管电缆与地面控制装置连接并供电；接上计算机，打开软件进行各种操作。
其中，步骤S1中，过电缆封隔器包括第一过电缆封隔器和第二过电缆封隔器，第一过电缆封隔器与第一缆控式智能配水器，第二过电缆封隔器与第二缆控式智能配水器分别组成两组智能配注工具串。
其中，步骤S4中，水泥车正打压8、10、14、16MPa；各稳压5min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种缆控式智能分层注水装置系统，工艺管柱通过钢管电缆经地面控制装置与计算机连接，缆控式智能配水器集成涡街流量计，根据卡门涡街原理实现被测介质的流量测量，正常注水时通过钢管电缆将井下分层流量与分层压力数据经地面控制装置传至计算机，通过计算机设置本层配注量，通过对比传输流量与配注量进行实时调节，不需要多次起管柱减少了作业成本、省去人工测调成本、分层精确、稳定注入、注水配注量在线测量和调控；边测边调、地面方便可调；大幅度降低劳动强度，地面全过程控制与监测；实现人工免投捞和测调作业；提高工作效率；节约测调费用。
进一步的，智能配注工具串包括多组,每组包括相互连接的过电缆封隔器和缆控式智能配水器，用电缆将智能配水器与过电缆封隔器连接起来可以实现地面至井下的指令传送及连续监控。
进一步的，涡街流量计在井下测试流量的精度比较好，可以时时直观监测井下液体流动数据，克服了存储式井下流量器不能及时监测出井下液体时时流量的困难，比较适应长庆油田小水量注水发特点。
进一步的，工艺管柱每层供电系统都是独立的；上层断电故障不影响下层的供电系统、测调周期可无限缩短、可以长时间放在井底，测量电缆在井口通过过电缆密封井口的保护；有效避免了弯折现象；而且密封效果好，在外漏的连接套外通过顶丝设置防盗帽；起到良好的防盗效果；将控制箱电缆与过电缆相连；在井上直接控制。
进一步的，电缆接头解决了有缆数字式智能分注作业时如何将新型过电缆封隔器和缆控式智能配水器用电缆连接起来并在井下长期高压密封的问题；在室内60MPa压力下48小时无漏失。
本发明还公开了一种缆控式智能分层注水装置系统的施工工艺，一趟管柱下井后可以实现井下分层流量自动测试调配，同时井下分层注水动态参数也可以借助电缆将数据传输至地面控制装置，不需要多次起管柱减少了作业成本、省去人工测调成本、分层精确、稳定注入、注水配注量在线测量和调控；边测边调、地面方便可调；大幅度降低劳动强度，地面全过程控制与监测；实现人工免投捞和测调作业；提高工作效率；节约测调费用。
综上所述，本发明提供的缆控式智能分层注水工艺管柱不仅能满足分注井智能调配；调整层间吸水不均现象；大幅度提高采收率；而且可进行井下分段流量自动测调、生产数据实时存储、地层压降测试。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为管柱结构示意图；
图2为缆控式智能配水器示意图。
其中：1.筛管丝堵；2.单流阀；3.预置工作筒；4.第一缆控式智能配水器；5.第一过电缆封隔器；6.第二缆控式智能配水器；7.第二过电缆封隔器；8.钢管电缆；9.井口密封；10.地面控制装置；11.计算机；01.上接头体；02.上电缆体上层；03.插针体；04.电路板腔体；05.上连接体；06.下连接体；07.下电缆接头腔体；08.下接头体；09.旋涡发生体；010.探头体；C1.电缆接头组件；C2.流量计主体。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种缆控式智能分层注水装置系统及其施工工艺，采用数字化多信息测调、远程信号双向传输、电机控制与驱动等技术；将多信息测试与流量控制结合成统一整体置于井下；在不动管柱、不需任何施工的情况下；完成注水井各层流量的精确、方便调节。
请参阅图1和图2，本发明一种缆控式智能分层注水装置系统，包括工艺管柱、地面控制装置10和计算机11，工艺管柱通过钢管电缆8经地面控制装置10与计算机11连接，工艺管柱上间隔设置有缆控式智能配水器，缆控式智能配水器集成有涡街流量计，通过液体流过旋涡发生体产生的流体旋涡对三角柱的旋涡发生体产生交替变化的压力；由压电信号传感器检测呈电信号经前置放大器进行放大；变成标准电信号输出；从而得到被测介质的流量大小；正常注水时通过钢管电缆8将井下分层流量与分层压力数据经地面控制装置10传至计算机11；通过计算机11设置本层配注量；通过对比传输流量与配注量，指导水嘴执行机构进行实时调节。
工艺管柱自下而上依次包括筛管丝堵1、单流阀2、预置工作筒3、第一缆控式智能配水器4、第一过电缆封隔器5、第二缆控式智能配水器6、第二过电缆封隔器7和井口密封9，第一缆控式智能配水器4和第二缆控式智能配水器6与钢管电缆8连接，通过钢管电缆8经地面控制装置10与计算机11，第一过电缆封隔器5设置在上下注水层之间，第一缆控式智能配水器4位于注水层下，第二缆控式智能配水器6位于注水层上。
单流阀：满足正向打压座封封隔器，方向可以反洗井。
预置工作筒：后期起管柱时可以投油管堵塞器至预置工作筒中，实现带压作业。
缆控式智能配水器：实现井下分层流量自动测调，分层压力及分层流量实时录取存储。
过电缆封隔器：实现有效封隔储层，实现有效分层注水
井口密封：电缆从井口密封处引出至地面控制器
地面控制装置及计算机：注水配注量在线测量和调控；边测边调、地面方便可调；地面全过程控制与监测；实现人工免投捞和测调作业；提高工作效率；节约测调费用。
缆控式智能配水器包括电缆接头组件C1和流量计主体C2，电缆接头组件C1从上至下依次包括上接头体01、上电缆体上层02、插针体03、电路板腔体04、上连接体05、下连接体06、下电缆接头腔体07和下接头体08，流量计主体C2设置在上连接体05和下连接体06之间，流量计主体C2包括旋涡发生体09和探头体010。
缆控式智能配水器的一端通过上接头体01与钢管电缆8连接，上接头体01与上连接体05连接，上电缆体上层02、插针体03和电路板腔体04依次设置在上接头体01与上连接体05之间；上连接体05通过流量计主体C2与下连接体06连接，下接头体08设置在下连接体06的端部，下电缆接头腔体07设置在下连接体06和下接头体08之间。
缆控式智能配水器集成的流量计是根据卡门涡街原理和现代电子技术设计制造的一种流量计。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
结合图1说明本实施方式，按照图1中各工具设计位置及顺序预先配好管柱数据；用通井规通、洗井至人工井底并用通井规通油管。
S1、下井作业
首先将钢管电缆8在专有的电缆卡子保护下与第一过电缆封隔器5和第二过电缆封隔器7连接；第一过电缆封隔器5与第一缆控式智能配水器4，第二过电缆封隔器7与第二缆控式智能配水器6分别组成两组智能配注工具串；按顺序下至井下预定位置；
S2、步骤S1下完井管柱后，钢管电缆8和油管以5m/min的速度同步限速下井，管柱下到设计位置后，进行磁定位测井校深；
S3、将各工具均下至设计位置，通电检测仪器工作情况，然后进行井口电缆密封，再进行地面电缆的连接。
S4、水泥车正打压8、10、14、16MPa；各稳压5min；坐封第一过电缆封隔器5和第二过电缆封隔器7，同时观察套管出口溢流情况后缓慢泄压；
S5、将钢管电缆8与地面控制装置10连接并供电；接上计算机11，打开软件进行各种操作。
在计算机上装有操作软件，打开操作软件，采用电缆给给井下供电，通过计算机设置本层配注量，通过对比传输流量与配注量进行实时调节，同时井下分层注水动态参数也可以借助电缆将数据传输至地面控制装置，不需要多次起管柱减少了作业成本、省去人工测调成本、分层精确、稳定注入、注水配注量在线测量和调控；边测边调、地面方便可调；大幅度降低劳动强度，地面全过程控制与监测；实现人工免投捞和测调作业；提高工作效率；节约测调费用。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，包括工艺管柱、地面控制装置(10)和计算机(11)，工艺管柱通过钢管电缆(8)经地面控制装置(10)与计算机(11)连接，工艺管柱上设置有集成涡街流量计的缆控式智能配水器，通过涡街流量计得到被测介质的流量信息，正常注水时通过钢管电缆(8)将井下分层流量与分层压力数据经地面控制装置(10)传至计算机(11)；通过计算机(11)设置本层配注量，通过对比传输流量与配注量进行实时调节。
2.根据权利要求1所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，缆控式智能配水器包括电缆接头组件(C1)和流量计主体(C2)，流量计主体(C2)设置在电缆接头组件(C1)内，包括旋涡发生体(09)和探头体(010)。
3.根据权利要求2所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，电缆接头组件(C1)从上至下依次包括上接头体(01)、上电缆体上层(02)、插针体(03)、电路板腔体(04)、上连接体(05)、下连接体(06)、下电缆接头腔体(07)和下接头体(08)，旋涡发生体(09)和探头体(010)设置在上连接体(05)和下连接体(06)之间。
4.根据权利要求3所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，缆控式智能配水器的一端通过上接头体(01)与钢管电缆(8)连接，上接头体(01)与上连接体(05)连接，上电缆体上层(02)、插针体(03)和电路板腔体(04)依次设置在上接头体(01)与上连接体(05)之间；上连接体(05)通过流量计主体(C2)与下连接体(06)连接，下接头体(08)设置在下连接体(06)的端部，下电缆接头腔体(07)设置在下连接体(06)和下接头体(08)之间。
5.根据权利要求4所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，旋涡发生体(09)与钢管电缆(8)的一端连接，通过液体流过旋涡发生体(09)产生的流体旋涡对三角柱的旋涡发生体产生交替变化的压力，由压电信号传感器检测呈电信号经前置放大器进行放大处理后变成标准电信号输出，得到被测介质的流量大小。
6.根据权利要求1或2所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，工艺管柱自下而上依次包括筛管丝堵(1)、单流阀(2)、预置工作筒(3)、第一缆控式智能配水器(4)、第一过电缆封隔器(5)、第二缆控式智能配水器(6)和第二过电缆封隔器(7)，井口处设置井口密封(9)，第一缆控式智能配水器(4)和第二缆控式智能配水器(6)分别与钢管电缆(8)连接。
7.根据权利要求6所述的缆控式智能分层注水装置系统，其特征在于，第一过电缆封隔器(5)设置在上下注水层之间，第一缆控式智能配水器(4)位于注水层下，第二缆控式智能配水器(6)位于注水层上。
8.一种如权利要求1所述缆控式智能分层注水装置系统的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用电缆卡子将钢管电缆(8)与过电缆封隔器连接，过电缆封隔器与缆控式智能配水器连接组成智能配注工具串，按顺序下至井下预定位置；
S2、步骤S1下完井管柱后，以4～6m/min的速度采用同步限速方式将钢管电缆(8)和油管下井，管柱下到设计位置后进行磁定位测井校深；
S3、步骤S2完成后，通电检测仪器工作情况，进行井口电缆密封，再进行地面电缆连接；
S4、坐封过电缆封隔器，观察套管出口溢流情况后缓慢泄压；
S5、将钢管电缆(8)与地面控制装置(10)连接并供电；接上计算机(11)，打开软件进行各种操作。
9.根据权利要求8所述缆控式智能分层注水装置系统的施工工艺，其特征在于，步骤S1中，过电缆封隔器包括第一过电缆封隔器(5)和第二过电缆封隔器(7)，第一过电缆封隔器(5)与第一缆控式智能配水器(4)，第二过电缆封隔器(7)与第二缆控式智能配水器(6)分别组成两组智能配注工具串。
10.根据权利要求8所述缆控式智能分层注水装置系统的施工工艺，其特征在于，步骤S4中，水泥车正打压8、10、14、16MPa；各稳压5min。
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