CN111963121A - 水平井注采方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水平井注采方法及系统，该水平井注采系统包括：地面控制箱、层间封隔器和电动注采调节器，其中，所述层间封隔器和所述电动注采调节器固定在油管上，并位于水平井的井下水平段，所述地面控制箱通过电缆与所述电动注采调节器连接，并通过控制指令控制所述电动注采调节器进行注水和采油。在本发明中，由于采用了层级注水控制，因此，能够实现全井吞吐注水采油、水平井分级注入控制和异步注采控制，提高了开采效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田井下注采领域，具体而言，涉及一种水平井注采方法及系统。
背景技术
在油田采油过程中，井下注水是为了保持地层压力，以实现井间驱替提高采收率最有效方法。国内已经开展捆绑电缆式智能注水技术。全井由配水器、过电缆封隔器组成，每一个注水层位，对应一个智能配水器，智能配水器内部自带流量计，可实测各层注水量计量，并将各层注水量通过电缆传递到地面控制器，地面可实时监测或调整各层水量，该智能配水器中流量计只能进行单方向注入水量的计量，无法实现采出计量。
但是，致密油是一种非常规石油资源，储层有低孔低渗的特点。其与以往开发的特低渗、超低渗油藏相比，其成藏机理更复杂、孔喉更细微、填隙物含量更高、勘探难度更大。现在的主要开采方式是水平井+体积压裂+拟天然能量开发或直井注水水平井采油开发，但由于储层低孔低渗、渗透率低，导致直井注入水波及范围小，水平井无法见效，开采效果不理想，无法实现有效驱替。
发明内容
本发明实施例提供了一种水平井注采方法及系统，以至少解决相关技术中水平井采油过程中开采效果不理想的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种水平井注采系统，包括：地面控制箱、层间封隔器和电动注采调节器，其中，所述层间封隔器和所述电动注采调节器固定在油管上，并位于水平井的井下水平段，所述地面控制箱通过电缆与所述电动注采调节器连接，并通过控制指令控制所述电动注采调节器进行注水和采油。
其中，所述电动注采调节器包括多级电动注采调节器，所述层间封隔器包括多级层间封隔器，其中，每一级电动注采调节器被对应的间封隔器所分隔。
其中，所述每级电动注采调节器包括：电磁流量计，用于计量本级水平井所注入的水量；超声流量计，用于计量本级水平井所采出油水的总流量；持水率检测计，用于检测所采出油水的含水量。
其中，所述系统还包括悬挂封隔器，固定在所述水平井垂直段的油管上。
其中，所述系统还包括电缆保护器，用于将所述电缆固定在油管接箍上，以对所述电缆进行保护。
根据本发明的一个实施例，还提供了一种全井吞吐注采控制方法，该方法基于上述实施例的水平井注采系统，该方法包括：所述地面控制箱发送控制指令打开所有层级的电动注采调节器对水平井各层级进行注水；所述地面控制箱发送控制指令关闭所有层级的电动注采调节器以对所述水平井进行焖井；所述地面控制箱发送控制指令打开所有层级的电动注采调节器对水平井各层级进行采油。
其中，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位。所述调节方式包括打开或关闭电动注采调节器。
根据本发明的一个实施例，还提供了一种水平井分级注采控制方法，该方法基于上述实施例的水平井注采系统，所述方法包括：所述地面控制箱发送控制指令依次打开各层级的电动注采调节器对水平井各层级进行注水；所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的注水量以满足各层级预设的注水量。
其中，所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的注水量以满足各层级预设的注水量，包括：所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的水嘴开度以满足各层级预设的注水量。
其中，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位；所述调节方式至少包括以下之一：打开、关闭、调大、调小。
根据本发明的一个实施例，还一种水平井异步注采控制方法，该方法基于上述实施例的水平井注采系统，所述方法包括：所述地面控制箱发送控制指令打开第一组内的所有电动注采调节器，对所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级进行注水，同时，关闭第一组内的所有电动注采调节器，其中，所有各级电动注采调节器被分为第一组和第二组；在所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级满足注水要求后，所述地面控制箱发送控制指令关闭所述第一组内的所有电动注采调节器；所述地面控制箱发送控制指令打开所述第二组内的所有电动注采调节器，以对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油。
其中，在对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油之后，所述方法还包括：所述地面控制箱发送控制指令打开所述第二组内的所有电动注采调节器，对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行注水；在所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级满足注水要求后，所述地面控制箱发送控制指令关闭所述第二组内的所有电动注采调节器；所述地面控制箱发送控制指令打开所述第一组内的所有电动注采调节器，以对所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油。
其中，所述第一组内的电动注采调节器为偶数级电动注采调节器，所述第二组内的电动注采调节器为奇数级电动注采调节器。
其中，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位。所述调节方式至少包括以下之一：打开、关闭、调大、调小。
在本发明的上述实施例中，由于采用了层级注水控制，因此，能够实现全井吞吐注水采油、水平井分级注入控制和异步注采控制，提高了开采效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的致密储层水平井吞吐及异步注采系统；
图2是根据本发明实施例的全井电动注采调节器全开流程图；
图3是根据本发明实施例的全开第×级电动注采调节器指令示意图；
图4是根据本发明实施例全关第×级电动注采调节器指令示意图；
图5是根据本发明可选实施例的调节各级电动注采调节器流量流程图；
图6是根据本发明可选实施例的第×级电动注采调节器流量指令示意图；
图7是根据本发明可选实施例的异步注采流程图；
图8是根据本发明另一可选实施例的异步注采流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
如背景技术所描述的，对于致密油的开采，由于致密油的储层低孔低渗、渗透率低，导致直井注入水波及范围小，水平井无法见效，开发效果不理想，无法实现有效驱替。水平井吞吐或其它有效补充地层能量方式成为致密储层开发关键所在。水平井吞吐即整个长水平段整体(笼统)注水，注水后关井(闷井)，补充能量，闷井过程注入油层水经历油水置换、基质渗析、重力分异过程，地层原油进入水平段(井筒)，自喷生产。
为此，本发明实施例，提供了一种致密储层水平井吞吐及异步注采系统。如图1所示，该系统包括地面控制部分和井下部分。
地面控制部分包括：地面控制箱、控制软件。其中地面控制箱通过全井电缆向井下注采配注器供电和数据传输(读取与发送)，控制软件负责控制井下各级电动注采调节器数据收发。
井下部分：配套工具由悬挂封隔器(具备电缆上接头、下接头)、层间封隔器(具备电缆上接头、下接头)、电动注采调节器(具备电缆上接头、下接头)，电缆等组成。
电动注采调节器内部集成电磁流量计、超声流量计、持水率计量器，该电动注采调节器可实现单级注入计量、采出计量。注水时应用电磁流量计计量注入水量，采出时超声流量计计量采出总量，持水率计算采出含水量，同时计量出该段产油量。
基于上述的注采系统，可以实现全井吞吐注水采油、水平井分级注入控制和异步注采控制。
全井吞吐注水采油：全井电动注采调节器全部打开，油管注水井下各级水量自然分配，按设计水量注入结束后，关井停注，焖井一段时间后，开井采油。
水平井分级注入：水平井每级电动注采调节器可单独计量各段水量，当某一段水量小于设计水量时，该级电动注采调节器水嘴开度调大，该级相应水量变大，当该级水量大于设计水量时，该级电动注采调节器水嘴开度调小，该级水量相应变小直至该级水量满足设计要求为止。
异步注采：首先水平段奇数级电动注采调节器打开，偶数级电动注采调节器关死，奇数级电动注采调节注入结束后，将奇数值电动注采调节器关死，偶数级电动注采调节器打开，采油树阀门打开，全井偶数级层位采油，实现奇数级向偶数级驱替。下一个制度，奇数级电动注采调节器关闭，偶数级电动注采调节器打开，偶数级电动注采调节注入结束后，将偶数级关死，奇数级电动注采调节器打开，采油树阀门打开，全井奇数级层位采油，实现偶数级向奇数级驱替，下一个制度继续轮换，实现奇数级向偶数级驱替，偶数级向奇数级驱动交替转换，同时注入时每级电动注采调节器控制注入量，采出时每一级电动注采调节器控制产出量。
下面对本发明实施例中涉及到的井下电动注采调节器与地面控制器间数据传输指令格式进行描述。
地面控制器读取井下电动注采调节器指令代码为01，写入电动注采调节器代码为02，电动注采调节器地址位分别为001、002、003、004、005、006(不限于只有6级)，调大指令为01，调小指令为10。具体指令数据格式见表1～表4所示。其中，表1为地面控制器读取数据格式，表2为上传至地面控制器的数据格式，表3为电动注采调节器的开度调节数据格式，表4为电动注采调节器的全开全关数据格式。
表1读取数据格式
| 读取指令 | 电动注采调节器地址位 | 校验位 |
| 01 | ×××× | ×××× |
表2上传数据格式
表3开度调节数据格式
| 写入指令 | 电动注采调节器地址位 | 调大 | 校验位 |
| 02 | ×××× | 01 | ×××× |
| 写入指令 | 电动注采调节器地址位 | 调小 | 校验位 |
| 02 | ×××× | 10 | ×××× |
表4全开全关数据格式
| 写入指令 | 电动注采调节器地址位 | 关闭 | 校验位 |
| 03 | ×××× | 0 | ×××× |
| 写入指令 | 电动注采调节器地址位 | 开启 | 校验位 |
| 03 | ×××× | 1 | ×××× |
下面，从系统组装和操作的步骤，对本发明所提供的水平井注采系统进行具体表述描述。
(一)、入井
入井时所有配套工具及电缆由下至上依次连接入井。
(1)首先油管接丝堵入井。
(2)油管连接第六级电动注采调节器，电缆连接第六级电动注采调节器上接头(第六级电动注采调节器电缆下接头堵死)，依据设计在第六级电动注采调节器上端接油管，电缆伴随油管入井，当到达油管接箍时，应用电缆保护器将电缆固定在油管接箍上，对电缆进行保护，电缆伴随油管继续入井，当达到第六级层间封隔器时，将电缆剪断，将电缆下端接第六级层间封隔器下接头，第六级层间封隔器上接头，接电缆另一端。电缆继续接伴随油管入井，当达到油管接箍时，应用电缆保护器将电缆卡在油管接箍上，对电缆进行保护固定；
(3)当连接至第五级电动注采调节器时，将电缆剪断，伴随油管部分的电缆接第五级电动注采调节器的下接头，上接头接电缆另一端，其余连接部分与(2)相同，直至连接入井至第一级层间封隔器；
(4)当油管与电缆连接至悬挂封隔器时，将电缆剪断，与油管伴随部分的电缆连接悬挂封隔器下接头，电缆另一端接悬挂封隔器上接头，电缆与油管并排入井，当到达油管接箍时，应用电缆保护器将电缆卡在油管接箍上，对电缆进行保护固定，电缆伴随油管继续入井，直接全井油管工具全部下入完毕；
(5)电缆到达井口后，电缆由套管大四通一侧穿出，将大四通阀门换接电缆井口密封器；
(6)电缆穿出后接地面控制箱；
(7)装地面采油树，油管打压25MPa，坐封全井封隔器；
(8)应用地面控制器按功能调节各注采调节器开关，开大或开小以进行流量控制。
(二)水平井吞吐调节
管柱及配套工具入井结束后，如图2所示，通过步骤S201至S206，地面控制箱发全开指令，将全井电动注采调节器从第六级至第一级逐级打开(入井时全井电动注采调节器全部关死，为了憋压坐封全井封隔器)。全开后通过油管向井下注水(水平段各电动注采调节器自然分配)，完成总注入量后，全井停注(井下电动注采调节器保持全开不动)闷井，闷井过程完成油水置换、基质渗析、重力分异过程后，地面开井(由采油树采油)，实现吞吐采油。下一轮次重复油管注水→闷井→采油过程。其中，地面控制箱所发出的指令如图3和4所示，其中，图3为全开电动注采调节器，图4为全关电动注采调节器。
如图3所示，包括如下步骤：
S301：发送读指令，该读指令可以为：01+第×级电动注采调节器地址+校验位；
S302：接受第×级电动注采调节器上传数据；
S303：发送全开指令，该指令可以为：03+第×级电动注采调节器地址+1+校验位。
如图4所示，包括如下步骤：
S401：发送读指令，该读指令可以为：01+第×级电动注采调节器地址+校验位；
S402：接受第×级电动注采调节器上传数据；
S403：发送全开指令，该指令可以为：03+第×级电动注采调节器地址+0+校验位。
(三)水平井分层注水调节
分注管柱入井结束后，地质设计会给出每一级的设计配注量。首先地面控制器发控制指令全开井下电动注采调节器，然后，如图5所示，通过步骤S501至步骤S506，由下至上逐级调节各电动注采调节器水量。通过对各级电动注采调节器的控制，使各级水量达到或接近地质设计值。每一级电动注采调节器调节水量流程如图6所示。
如图6所示，包括如下步骤：
S601：发送读指令，01+第×级电动注采调节器地址+校验位；
S602：接受电动注采调节器上传数据；
S603:判断流量数据是否与设定值相等，如果是，则结束调节；如果否，则执行步骤S604；
S604：进一步判断是大于流量设定值，如果是则执行步骤S606，如果否则执行步骤S605.
S605：发送电动注采调节器调大指令；
S606:发送电动注采调节器调小指令。
最后，完成每一级电动注采调节器调节水量。
(四)水平井异步注采调节
水平井异步注采调节。如图7所示，按照步骤S701至步骤S704，第一、三、五级注采调节器进行注水(第二、四、六级注采调节器关死)，按地质设计完成各级水量注入后，各电动注采调节器功能转换，第一、三、五级关死，第二、四、六级电动注采调节器产出，并控制各层采出量(当某一层采出量过大量，按指令将其采出流量调小，流量控制框图如图6所示)。如图8所示，按照步骤S801至步骤S804，下一个制度第二、四、六级注采调节器注入(第一、三、五注采调节器关死)，按地质设计完成各级注入后，各注采调节器功能转换，第二、四、六级注采调节器关死，第一、三、五级注采调节器采出，并控制第一、三、五级注采调节器采出量，当某一级产水量过大时，将该级调小或关死。实现无限次轮换调节，实现缝间驱提高采收率。
每一级注入量采出量调节如图6所示，只不过注入量调节时依据电磁流量计反馈的注入水数据(注入的是水，采出的是油水)，采出流量调节依据超声流量计及持水率反馈的油、水流量数据进行调节。
在本发明的上述实施例中，由于采用了层级注水控制，因此，能够实现全井吞吐注水采油、水平井分级注入控制和异步注采控制，提高了开采效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种水平井注采系统，其特征在于，包括：地面控制箱、层间封隔器和电动注采调节器，其中，所述层间封隔器和所述电动注采调节器固定在油管上，并位于水平井的井下水平段，所述地面控制箱通过电缆与所述电动注采调节器连接，并通过控制指令控制所述电动注采调节器进行注水和采油。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电动注采调节器包括多级电动注采调节器，所述层间封隔器包括多级层间封隔器，其中，每一级电动注采调节器被对应的间封隔器所分隔。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每级电动注采调节器包括：
电磁流量计，用于计量本级水平井所注入的水量；
超声流量计，用于计量本级水平井所采出油水的总流量；
持水率检测计，用于检测所采出油水的含水量。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括悬挂封隔器，固定在所述水平井垂直段的油管上。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电缆保护器，用于将所述电缆固定在油管接箍上，以对所述电缆进行保护。
6.一种全井吞吐注采控制方法，基于权利要求1至5中任一项所述的水平井注采系统，其特征在于，包括：
所述地面控制箱发送控制指令打开所有层级的电动注采调节器对水平井各层级进行注水；
所述地面控制箱发送控制指令关闭所有层级的电动注采调节器以对所述水平井进行焖井；
所述地面控制箱发送控制指令打开所有层级的电动注采调节器对水平井各层级进行采油。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节方式包括打开或关闭电动注采调节器。
9.一种水平井分级注采控制方法，基于权利要求1至5中任一项所述的水平井注采系统，其特征在于，包括：
所述地面控制箱发送控制指令依次打开各层级的电动注采调节器对水平井各层级进行注水；
所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的注水量以满足各层级预设的注水量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的注水量以满足各层级预设的注水量，包括：
所述地面控制箱按照发送控制指令依次调整各层级的电动注采调节器的水嘴开度以满足各层级预设的注水量。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述调节方式至少包括以下之一：打开、关闭、调大、调小。
13.一种水平井异步注采控制方法，基于权利要求1至5中任一项所述的水平井注采系统，其特征在于，包括：
所述地面控制箱发送控制指令打开第一组内的所有电动注采调节器，对所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级进行注水，同时，关闭第一组内的所有电动注采调节器，其中，所有各级电动注采调节器被分为第一组和第二组；
在所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级满足注水要求后，所述地面控制箱发送控制指令关闭所述第一组内的所有电动注采调节器；
所述地面控制箱发送控制指令打开所述第二组内的所有电动注采调节器，以对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油之后，还包括：
所述地面控制箱发送控制指令打开所述第二组内的所有电动注采调节器，对所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级进行注水；
在所述第二组的电动注采调节器对应的水平井层级满足注水要求后，所述地面控制箱发送控制指令关闭所述第二组内的所有电动注采调节器；
所述地面控制箱发送控制指令打开所述第一组内的所有电动注采调节器，以对所述第一组的电动注采调节器对应的水平井层级进行采油。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述第一组内的电动注采调节器为偶数级电动注采调节器，所述第二组内的电动注采调节器为奇数级电动注采调节器。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制指令至少包括以下字段之一：所述电动注采调节器的地址位、调节方式、校验位。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述调节方式至少包括以下之一：打开、关闭、调大、调小。
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