CN109594957A - 分层注水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分层注水装置，包括：与油管相连接下入到套管中的配水单元，其包括：两个配水器和连接在两个配水器之间的封隔器，配水器具有内层侧壁和外层侧壁，内外层侧壁之间形成第一环腔，且内外层侧壁上分别设置有与第一环腔相连通的进水口和出水口；第一环腔中容置有驱动机构和被驱动机构驱动的可调堵塞件，可调堵塞件具有封堵进水口或出水口以使进水口和出水口无法通过第一环腔相连通的第一工作位置；以及，解除对进水口和出水口的封堵以使进水口和出水口通过第一环腔相连通的第二工作位置；与驱动机构通讯连接的控制器。本发明实施例的分层注水装置可以实现对分层注水的配水器的开度实现智能化及自动化的调节。

Description

分层注水装置
技术领域
本发明涉及分层注水技术领域，尤其涉及一种分层注水装置。
背景技术
本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
油田分层注水时，配注量可通过调节配水器的开度来实现。而如何对设置在井下的配水器的开度实现智能化及自动化的调节，是亟待解决的技术问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种分层注水装置，其可以实现对分层注水的配水器的开度实现智能化及自动化的调节。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种分层注水装置，包括：
油管；
与油管相连接下入到套管中的配水单元，其包括：两个配水器以及连接在两个所述配水器之间的封隔器，所述封隔器能坐封在所述套管上，所述配水器具有内层侧壁和外层侧壁，所述内层侧壁和外层侧壁之间形成第一环腔，且所述内层侧壁和外层侧壁上分别设置有与所述第一环腔相连通的进水口和出水口；所述第一环腔中容置有驱动机构以及被所述驱动机构驱动的可调堵塞件，所述可调堵塞件具有封堵所述进水口或出水口以使所述进水口和出水口无法通过所述第一环腔相连通的第一工作位置；以及，解除对所述进水口和出水口的封堵以使所述进水口和出水口通过所述第一环腔相连通的第二工作位置；
控制器，其与所述驱动机构通讯连接。
优选地，所述封隔器与两个所述配水器形成供液体通过且与所述油管相连通的通道，所述通道中设置具有第一通讯模块的井下数据通讯仪，所述井下数据通讯仪与所述控制器通讯连接，所述第一通讯模块与所述驱动机构通讯连接。
优选地，所述井下数据通讯仪通过电缆与所述控制器相连接，所述电缆穿设在所述油管和所述通道中。
优选地，所述驱动机构包括与所述第一通讯模块通讯连接的控制电路，以及，与所述控制电路相连接的马达。
优选地，所述可调堵塞件的上端设置有丝孔，所述马达的输出轴上连接有丝杆，所述丝杆旋合在所述丝孔中。
优选地，所述配水器包括：
上接头，其侧壁形成所述外层侧壁；
与所述上接头相连接的内管，其侧壁形成所述内层侧壁。
优选地，所述上接头的下端连接有下接头，所述下接头与上接头之间形成有密闭的第二环腔，所述第二环腔中容置有流量检测模块以及与所述第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块，所述流量检测模块的上端伸出所述第二环腔进入所述第一环腔中，所述第二通讯模块与所述控制电路和所述流量检测模块通讯连接。
优选地，所述上接头位于所述内管下方的侧壁沿径向向内弯折形成第一密封段，所述第一密封段向下弯折形成第二密封段，所述下接头与所述第一密封段和第二密封段共同限定出密闭的所述第二环腔。
优选地，所述内管的下端与所述第一密封段间隔设置以形成所述进水口，所述流量检测模块的上端穿过所述第一密封段，从而所述流量检测模块的上端对应所述进水口。
优选地，所述出水口位于所述进水口的上方，当所述可调堵塞件位于所述第一工作位置时，其封堵所述出水口；当所述可调堵塞件位于所述第二工作位置时，其至少部分打开所述出水口。
本发明实施例的分层注水装置，通过在配水器的内层侧壁和外层侧壁分别设置与第一环腔相连通的进水口和出水口，并在第一环腔中设置封堵或打开进水口和出水口的可调堵塞件，则与驱动机构通讯连接的控制器可以驱动可调堵塞件在环腔中移动，以使其在第一工作位置和第二工作位置之间切换，从而实现配水器开度的智能化及自动化调节以及启闭控制。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1为本发明实施例的分层注水装置的结构示意图；
图2为图1中配水单元的结构示意图；
图3为图2中配水器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种分层注水装置，其可以包括：与油管1相连接下入到套管2中的配水单元3，其包括：两个配水器301以及连接在两个配水器301之间的封隔器302，封隔器302能坐封在套管2上，配水器301具有内层侧壁303和外层侧壁304，内层侧壁303和外层侧壁304之间形成第一环腔305，且内层侧壁303和外层侧壁304上分别设置有与第一环腔305相连通的进水口303a和出水口304a；第一环腔305中容置有驱动机构4以及被驱动机构4驱动的可调堵塞件5，可调堵塞件5具有封堵进水口303a或出水口304a以使进水口303a和出水口304a无法通过第一环腔305相连通的第一工作位置；以及，解除对进水口303a和出水口304a的封堵以使进水口303a和出水口304a通过第一环腔305相连通的第二工作位置；与驱动机构4通讯连接的控制器6。
本发明实施例的分层注水装置，通过在配水器301的内层侧壁303和外层侧壁304分别设置与第一环腔305相连通的进水口303a和出水口304a，并在第一环腔305中设置封堵或打开进水口303a和出水口304a的可调堵塞件5，则与驱动机构4通讯连接的控制器6可以驱动可调堵塞件5在环腔中移动，以使其在第一工作位置和第二工作位置之间切换，从而实现配水器301开度的智能化及自动化调节以及启闭控制。
在本实施例中，配水单元3上部依次连接油管1、井口闸板防喷器7、电缆14闸板8以及井口电缆14密封装置9，下部依次连接单流阀10、筛管11和丝堵12。其中，井口闸板防喷器7、电缆14闸板8、井口电缆14密封装置9、单流阀10、筛管11和丝堵12可以采用任意合适的现有构造，本发明对此不作限定。
控制器6以控制柜的形式被设置在地面上或者中控室，其可以配置有显示器，以将井下的流量数据、压力数据等进行实时展示。此外，控制器6还可以通过互联网与手机、电脑等终端设备相连接，以方便工作人员远程操作。
油管1悬固在套管2中，两者之间形成油套环空，封隔器302坐封在套管2内壁上，从而将油套环空分隔成与上下油层相对应的两个子环空，以便于两个配水器301分别通过两个子环空向上下注水层注水。
封隔器302可以采用Y341-114-55-120/25等型号的封隔器302，其与上下两个配水器301集成在一起的。该封隔器302座封压力小，10Mpa压力下即可座封。同时长度为0.9m，较短，其具有坐封、解封、反洗井功能。
此外，封隔器302与两个配水器301形成供液体通过且与油管1相连通的通道300，通道300中以不阻挡液体流通的方式设置具有第一通讯模块的井下数据通讯仪13，井下数据通讯仪13与控制器6通讯连接，第一通讯模块与驱动机构4通讯连接。具体的，井下数据通讯仪13通过电缆14与控制器6相连接，电缆14穿设在油管1和通道300中，以避免电缆14捆绑在油管1外而导致的施工复杂、作业效率低下的问题。
如图3所示，配水器301可以包括：上接头306，其侧壁形成外层侧壁304；与上接头306相连接的内管307，其侧壁形成内层侧壁303。具体连接方式为，内管307与上接头306靠近下端的内壁相连接。
分别设置在内层侧壁303和外层侧壁304上的进水口303a和出水口304a相错开，具体为出水口304a位于进水口303a的上方。这样，当可调堵塞件5位于第一工作位置时，其封堵出水口304a，这样进水口303a不与出水口304a连通。而当可调堵塞件5位于第二工作位置时，其可以至少部分打开出水口304a，此时进水口303a和出水口304a连通，实现注水。
此外，控制器6通过控制驱动机构4驱动可调堵塞件5封堵或遮挡出水口304a的面积大小，即可实现配水器301的开度调节。
可调堵塞件5可呈弧形瓦状，但优选呈与内管307相适配的筒状，并套设在内管307外。驱动机构4驱动可调堵塞件5在第一环腔305中移动的方式为，驱动机构4包括与第一通讯模块通讯连接的控制电路，以及，与控制电路相连接的马达，马达的输出轴上连接有丝杆，可调堵塞件5的上端设置有丝孔，丝杆旋合在丝孔中。
控制电路通过第一通讯模块与控制器6相连接，其可以通过第一通讯模块接收控制器6发来的控制指令，以控制马达正反转以及转动的转数，则丝杆旋合在丝孔中的长度变化，从而驱动可调堵塞件5在第一环腔305中的移动方向以及移动的距离，继而实现配水器301的启闭控制以及开度调节。
此外，为了便于工作人员即时掌握配水流量，配水器301中设置有用于检测配水流量的结构。具体的，上接头306的下端连接有下接头15，下接头15与上接头306之间形成有密闭的第二环腔16，第二环腔16中容置有流量检测模块17以及与第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块18，流量检测模块17的上端伸出第二环腔16进入第一环腔305中，第二通讯模块18与控制电路和流量检测模块17通讯连接。
如图3所示，下接头15与上接头306之间形成密闭的第二环腔16的方式为，上接头306位于内管307下方的侧壁沿径向向内弯折形成第一密封段306a，第一密封段306a向下弯折形成第二密封段306b，下接头15与第一密封段306a和第二密封段306b共同限定出密闭的第二环腔16。
在本实施例中，流量检测模块17可以为流量传感器，其可以将检测到的配水流量通过第二通讯模块18传送给第一通讯模块，进而通过电缆14传输至控制器6，由显示器进行实时展示。
由此可见，具有第一通讯模块的井下数据通讯仪13可以实现双向通讯，即其一方面可以将控制器6发出的控制指令经由第二通讯模块18和控制电路提供给马达，以实现马达的正反转以及转动转数的控制；另一方面其可以通过第二通讯模块18接收流量检测模块17检测到的配水流量，并通过电缆14传输至控制器6，由显示器进行实时展示。
进一步地，内管307的下端与第一密封段306a间隔设置以形成进水口303a，流量检测模块17的上端穿过第一密封段306a，具体可以为第一密封段306a上开设有穿孔，流量检测模块17穿设在穿孔中，从而流量检测模块17的上端对应进水口303a。
在本发明中，控制器6、第一通讯模块及第二通讯模块18可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，控制器6、第一通讯模块及第二通讯模块18可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、可编程逻辑控制器6(Programmable Logic Controller，PLC)和嵌入微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述控制器6、第一通讯模块及第二通讯模块18的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器6和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。
下面介绍本发明实施例的分层注水装置的工作流程。
将配水单元3连接在油管1下端，下入到套管2中。上测井车，通过电缆14携带井下数据通讯仪13从油管1内下入。当井下数据通讯仪13下至配水单元3上端后，缓慢下入，确定上层配水器301位置后，井下数据通讯仪13与智能配水器301对接成功后，与下层配水器301也就完成了成功对接，接下来可以实现对两层配水器301的实时监测和控制。
通过电缆14供电，依次可对上下层配水器301唤醒，建立通讯。实时传送测调及更改配注量等指令，井下配注水流量及历史存储数据可以传输至控制器6，采用井下数据通讯仪13与配水器301之间双向通信，该井下数据通讯仪13一次下井可同时与两层配水器301进行无线通讯，不用移动位置，完成井下两层流量测试调配及历史数据录取，实现井口分层流量、配水器301开度等信息的监测以及对井下仪器的实时监测和控制。
本发明实施例的分层注水装置能够取得取下技术效果：
1、修井作业无需捆绑电缆14，施工简单，效率高，成本低；无需地面任何作业车辆及设备，大幅度降低劳动强度。
2、长庆油田87％以上分注井都是两层分注的，该工艺实现了两层分注井配水器301的集成，适用于长庆油田大部分分注井，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。实现井口分层流量和配水器301开度等信息的监测以及对井下仪器的实时监测和控制。
3、该装置将电缆14引入油管1内，并且实现了带压作业，解决了管外预置电缆14有缆数字式分注技术管外电缆14易磨损、施工难度大、不能带压作业等技术难题。
4、该装置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，为地质家对区块油藏动态调整及注水政策优化可以提供详尽的一手数据和资料。
5、不影响注水井后期的管理措施，如需要再次修井作业等措施，只需用测井车起出井下数据通讯仪13，修井作业完成后重新下入即可。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种分层注水装置，其特征在于，包括：
与油管相连接下入到套管中的配水单元，其包括：两个配水器以及连接在两个所述配水器之间的封隔器，所述封隔器能坐封在所述套管上，所述配水器具有内层侧壁和外层侧壁，所述内层侧壁和外层侧壁之间形成第一环腔，且所述内层侧壁和外层侧壁上分别设置有与所述第一环腔相连通的进水口和出水口；所述第一环腔中容置有驱动机构以及被所述驱动机构驱动的可调堵塞件，所述可调堵塞件具有封堵所述进水口或出水口以使所述进水口和出水口无法通过所述第一环腔相连通的第一工作位置；以及，解除对所述进水口和出水口的封堵以使所述进水口和出水口通过所述第一环腔相连通的第二工作位置；
控制器，其与所述驱动机构通讯连接。
2.如权利要求1所述的分层注水装置，其特征在于，所述封隔器与两个所述配水器形成供液体通过且与所述油管相连通的通道，所述通道中设置具有第一通讯模块的井下数据通讯仪，所述井下数据通讯仪与所述控制器通讯连接，所述第一通讯模块与所述驱动机构通讯连接。
3.如权利要求2所述的分层注水装置，其特征在于，所述井下数据通讯仪通过电缆与所述控制器相连接，所述电缆穿设在所述油管和所述通道中。
4.如权利要求2所述的分层注水装置，其特征在于，所述驱动机构包括与所述第一通讯模块通讯连接的控制电路，以及，与所述控制电路相连接的马达。
5.如权利要求4所述的分层注水装置，其特征在于，所述可调堵塞件的上端设置有丝孔，所述马达的输出轴上连接有丝杆，所述丝杆旋合在所述丝孔中。
6.如权利要求4所述的分层注水装置，其特征在于，所述配水器包括：
上接头，其侧壁形成所述外层侧壁；
与所述上接头相连接的内管，其侧壁形成所述内层侧壁。
7.如权利要求6所述的分层注水装置，其特征在于，所述上接头的下端连接有下接头，所述下接头与上接头之间形成有密闭的第二环腔，所述第二环腔中容置有流量检测模块以及与所述第一通讯模块通讯连接的第二通讯模块，所述流量检测模块的上端伸出所述第二环腔进入所述第一环腔中，所述第二通讯模块与所述控制电路和所述流量检测模块通讯连接。
8.如权利要求7所述的分层注水装置，其特征在于，所述上接头位于所述内管下方的侧壁沿径向向内弯折形成第一密封段，所述第一密封段向下弯折形成第二密封段，所述下接头与所述第一密封段和第二密封段共同限定出密闭的所述第二环腔。
9.如权利要求8所述的分层注水装置，其特征在于，所述内管的下端与所述第一密封段间隔设置以形成所述进水口，所述流量检测模块的上端穿过所述第一密封段，从而所述流量检测模块的上端对应所述进水口。
10.如权利要求1所述的分层注水装置，其特征在于，所述出水口位于所述进水口的上方，当所述可调堵塞件位于所述第一工作位置时，其封堵所述出水口；当所述可调堵塞件位于所述第二工作位置时，其至少部分打开所述出水口。
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