CN112664169A - 油田低注井精准注水方法及精准注水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田注水技术领域，公开了油田低注井精准注水方法及精准注水系统。单井注水管线来水流经泵压压力变送器，经过螺旋多功能流量计进行精准计量，在流经温度变送器、油压压力变送器，将来水经水井井口注入井内油层；将泵压、瞬时流量、累计流量、温度、油压、套压仪表信号，通过信号线上传到螺旋多功能流量计的表头，在通过具有485通讯功能的螺旋多功能流量计表头上传到eStar‑3000/3500数据采集传输终端，并将生产参数实时传输到采油队生产管理平台。可延长低注井冬季生产的天数，防止低注井在冬季生产过程中冻井口冻管线的现象；达到少关井、不关井、多注水的目的。提高低注区域井层的开发效果。
Description
技术领域
本发明属于油田注水技术领域，本发明涉及油田低注井精准注水方法及精准注水系统。
背景技术
低注井是指日注能力低于30立方米的生产井。这类井因缺乏精准计量和在生产管理上不能实时监测动态数据，在入冬前被迫采取扫线关井的措施，以防止裸露于地面的井口和管线被冻裂的危险。但这种防冻关井措施严重影响了油田低注区域井层的开发效果，加大了阶段性工作量和生产成本。
当前，油田已进入特高含水期开发，同时进入了精准计量时代。而对于一个以水换油的油田，尤其是低渗透、低注入区域井层的开发，只有实现科学注水才能够提升有效开发。
从某种程度上讲，注水体量的大小已对效益开发产生了举足轻重的影响。因此，客观上要求我们，更加准确地分析注水层段和注水量变；需要达到较高的计量精度才能满足当前精细调整的要求。
目前，油田在用的水表准确度(准确度：一级；流量范围下限：0.8m3/h。准确度：二级；流量范围下限：0.28m3/h)较低。这直接影响到低注井的精准注入，其准确度和流量范围下限已不能满足低注区域精准计量的要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种油田低注井精准注水方法及精准注水系统，可延长低注井冬季生产的天数，防止低注井在冬季生产过程中冻井冻管线的现象；达到少关井、不关井、多注水的目的。尤其是可提高低注区域井层的开发效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：油田低注井精准注水方法；单井注水管线来水流经泵压压力变送器，经过螺旋多功能流量计进行精准计量，在流经温度变送器、油压压力变送器，将来水经水井井口注入井内油层；将油压、泵压、瞬时流量、累计流量、温度、套压仪表信号，通过信号线传到螺旋多功能流量计的表头，在通过具有485通讯功能的螺旋多功能流量计表头传输到eStar-3000/3500数据采集传输终端，并将生产参数实时传输到采油队生产管理平台。
精准注水系统供电方法：通过太阳能供电装置供电或利用离水井较近的电源供电。
本发明第二个目的是保护上述精准注水方法所采用的一种油田注水井精准注水系统，包括依次顺序连接的单井来水管、来水切断闸门、螺旋多功能流量计、注水切断闸门、温度变送器、油压压力变送器、水井井口；
所述水井井口包括采油树；所述采油树包括丝堵、小四通、生产闸门、生产放空闸门、总闸门、大四通、套管洗井闸门、套管测压放空闸门；
所述总闸门上方连接有小四通，所述小四通水平两端分别连接有生产闸门、生产放空闸门，所述总闸门下方连接有大四通，所述大四通水平方向两端分别连接有套管洗井闸门、套管测压放空闸门，所述丝堵设在采油树的顶部；所述套管测压放空闸门连接有套压压力变送器；
所述油田低注井精准注水系统还包括数据采集传输终端；所述数据采集传输终端，通过供电通讯电缆分别与泵压压力变送器、螺旋多功能流量计、温度变送器、油压压力变送器、套压压力变送器相连接；所述数据采集传输终端连接有太阳能供电装置。
所述生产闸门、生产放空闸门设置在同一水平线上，且设置在总闸门上方的小四通两侧；所述套管洗井闸门、套管测压放空闸门设置在同一水平线上，且设置在总闸门下方的大四通两侧；
所述螺旋多功能流量计处设有泵压压力变送器；
所述泵压压力变送器、螺旋多功能流量计、温度变送器、油压压力变送器、套压压力变送器分别与PLC系统相连接。
所述数据采集传输终端为eStar-3000/3500点对点远程无线数据采集/数据传输；
在注水井来水通过配注工艺流程时，安装在配注工艺流程上面的泵压压力变送器、螺旋多功能流量计(准确度：0.2级；流量范围下限：0.2m3/h)、温度变送器、油压压力变送器和套压压力变送器开始启动工作，并将泵压、瞬时流量、累计流量、温度、油压、套压仪表信号，通过信号线传到螺旋多功能流量计的表头，在通过具有485通讯功能的流量计表头传到数据采集传输终端，将生产参数实时传输到采油队生产管理平台。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明是利用低注井精准注水方法和精准注水系统，将日注能力低于30立方米的生产井(油压、套压、泵压、温度、瞬时流量、累计流量)动态数据和生产运行曲线，通过点对点无线远程数据采集/数据传输终端实时上传到生产管理平台，及时发现并处理生产过程中的异常现象。
可延长低注井冬季生产的天数，预防低注井在冬季生产过程中冻井冻管线的现象；达到少关井、不关井、多注水的目的，提高低注区域井层的开发效果。相较以往低注井注水方法具有如下优势：
1、本发明可在冬季气温零下5～30度时，通过实时监测精准注水系统的生产参数变化，精准分析注水管线冰冻温度与注水瞬时流量的对应关系，精准划分低注井在冬季开井生产与关井停注的界限。现有技术是冬季扫线关井停注。
2、本发明螺旋多功能流量计准确度：0.2级；流量范围下限：0.2m3/h。现有技术准确度：一级；流量范围下限：0.8m3/h。二级；流量范围下限：0.28m3/h。
3、本发明可远程实时录取油压、套压、泵压、温度、瞬时流量和累计流量资料。现有技术每天由人工录取资料一次。分别安装和拆卸压力表3次，录取泵压、油压、套压资料和录取水表瞬时流量、累计流量资料。
4、本发明可实时监测到注水井在生产过程中的异常现象并报警(如：外力破坏、管线和水井井口泄漏、注水管网压力波动等原因，引发油压、泵压、瞬时流量等生产参数的变化)。现有技术由人工定时巡检。
5、本发明可实时浏览生产动态数据、生产运行曲线和历史趋势，自动生成生产日报表，避免由人工录取资料造成的误报漏报。现有技术由人工录取。
本发明也适用于日注能力大于30立方米的生产井。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明油田注水井精准注水系统示意图。
图2是本发明eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端结构框图。
图中1.来水方向，2.来水切断闸门，3.泵压压力变送器，4.螺旋多功能流量计，5.注水切断闸门，6.温度变送器，7.油压压力变送器，8.丝堵，9.生产闸门，10.生产放空闸门，11.总闸门，12.套管洗井闸门，13.套管测压放空闸门，14.套压压力变送器，15.供电通讯电缆，16.数据采集传输终端，17.太阳能供电装置。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。本实施例与PLC系统相连接的泵压压力变送器、螺旋多功能流量计、温度变送器、油压压力变送器、套压压力变送器均不限定与某一型号，所述螺旋多功能流量计型号不限，能够实现流量测量并汇总泵压、流量、温度、油压、套压仪表信号，并将信号反馈给PLC系统功能的螺旋多功能流量计仪表即可。
实施例1
油田注水井精准注水方法；单井注水管线来水流经泵压压力变送器3，经过螺旋多功能流量计4进行精准计量，在流经温度变送器6、油压压力变送器7，将来水经水井井口注入井内油层；将泵压、瞬时流量、累计流量、温度、油压、套压仪表信号，通过信号线传到螺旋多功能流量计4的表头，在通过具有485通讯功能的螺旋多功能流量计4表头传到eStar-3000/3500数据采集传输终端16，并将生产参数实时传输到采油队生产管理平台。
精准注水系统供电方法：通过太阳能供电装置17供电或利用离水井较近的电源供电。
一种油田注水井精准注水系统，如图1所示，包括依次顺序连接的单井来水管、来水切断闸门2、螺旋多功能流量计4、注水切断闸门5、温度变送器6、油压压力变送器7、水井井口；
所述水井井口包括采油树；所述采油树包括丝堵8、小四通、生产闸门9、生产放空闸门10、总闸门11、大四通、套管洗井闸门12、套管测压放空闸门13；
所述总闸门11上方连接有小四通，所述小四通水平两端分别连接有生产闸门9、生产放空闸门10，所述总闸门11下方连接有大四通，所述大四通水平方向两端分别连接有套管洗井闸门12、套管测压放空闸门13，所述丝堵8设在采油树的顶部；所述套管测压放空闸门13连接有套压压力变送器14；所述螺旋多功能流量计4处设有泵压压力变送器3；
所述油田注水井精准注水系统还包括数据采集传输终端16；所述数据采集传输终端16通过供电通讯电缆分别与泵压压力变送器3、螺旋多功能流量计4、温度变送器6、油压压力变送器7、套压压力变送器相14连接；所述数据采集传输终端16连接有太阳能供电装置17。
所述生产闸门9、生产放空闸门10设置在同一水平线上，且设置在总闸门11上方的小四通两侧；所述套管洗井闸门12、套管测压放空闸门13设置在同一水平线上，且设置在总闸门11下方的大四通两侧；
所述泵压压力变送器3、螺旋多功能流量计4、温度变送器6、油压压力变送器7、套压压力变送器14通过供电通信电缆分别与PLC系统相连接。
油田注水井精准注水系统工作进程为：关闭来水切断闸门2、注水切断闸门5、放空闸门10、套管洗井闸门12、拧紧丝堵8。打开生产闸门9、总闸门11、套管测压闸门13。注水站将高压水通过单井来水管网输至来水切断闸门2，高压注水泵出口压力大于15mpa。打开来水切断闸门2，在按照低注井日配注量和瞬时流量缓慢开启注水切断闸门5，从而进入正常生产状态。启动太阳能供电装置17，给数据采集传输终端16供220v交流电，通过开关电源给泵压压力变送器3、油压压力变送器7、套压压力变送器14、螺旋多功能流量计4、温度变送器6供24v直流电。低注井正常生产后，在注水站来水通过配注工艺流程时，安装在配注工艺流程上面的泵压压力变送器3、螺旋多功能流量计4、温度变送器6、油压压力变送器7、套压压力变送器14开始启动工作，并将泵压、流量、温度、油压、套压仪表信号，通过信号线传到数据采集传输终端16，在通过数据采集传输终端16，将生产参数实时传输到采油队生产管理平台。螺旋多功能流量计4的表头，具有显示泵压、油压、瞬时流量、累计流量等功能，又具有485通讯功能，并将泵压、油压、瞬时流量、累计流量等生产参数传到数据采集传输终端16；其中温度变送器6和套压压力变送器14的生产参数，亦可直接传到数据采集传输终端16。
所述数据采集传输终端为eStar-3000/3500点对点远程无线数据采集/数据传输；
系统还设有下位eStar-3000/3500点对点远程无线数据采集/数据传输/视频传输终端，螺旋多功能流量计4、压力变送器、温度变送器6和太阳能供电装置17；上位人机界面显示、参数设定、报表生成、故障(泄露)报警等。
eStar-3000/3500可实时监测注水井生产参数和生产运行曲线变化，并根据注水井在生产过程中的异常现象进行量化分析。
螺旋多功能流量计4是多功能一体化装置；具有多参数显示、多项输出等功能；具有耐磨、防腐、防蜡和防垢的特性。
压力变送器和温度变送器6具有精度高、测量范围大、远距离信号传输和较高的抗震性能，并在恶劣环境中可以长期使用。
太阳能供电装置17具有强抗压性、抗风等级大于12级；耐腐蚀、使用寿命20年以上(含地脚笼)。
点对点无线通讯系统是指实现网内任意两个用户之间的信息交换。该系统主要由下位eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端等组成；上位由人机界面显示、参数设定、报表生成、故障报警等组成。可适用于采集油水井、计量间实时生产数据的小带宽低速远距离通讯。
该系统具有投资少、运维成本低、不再发生后期通讯费用、充分利用已建成投用的测控系统、按多层级管理的权限设立客户端等特点，是一种适用于石油工业现场非常实用的操作平台和管理平台。
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端是一种基于先进的扩频技术的无线数据传输终端，利用无线网络为用户提供无线数据传输功能。
模块采用源自军用战术通信系统的调制技术设计，完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距通信问题。相较传统调制技术，eStar-3000/3500系列模块在抑制同频干扰的性能方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。另外，模块集成了可调功率放大器，并可获得超过-148dBm的接收灵敏度，链路预算达到了行业领先水平，针对应用于远距离传输且对可靠性要求极高的场合，该方案是不二之选。
该eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端采用高性能的工业级方案，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于5mA@12VDC；提供1或3路电机电流实时数据采集并实现远程无线传输功能。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：采用高性能工业级芯片；低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；金属外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用；宽电源输入。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：WDT(监视定时器)看门狗设计，保证系统稳定；RS232/RS485/RS422接口内置15KV ESD保护；电源接口内置反相保护和过压保护。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用；提供标准RS232和标准RS485接口，可直接连接串口设备；智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态；使用方便，灵活，多种工作模式选择。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端：支持无线扩频短距离数据传输功能，具有自组网能力；具备中继路由和终端设备功能；网络容量大：典型个数300个；发送模式灵活：可选择广播发送或目标地址发送模式。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端无线参数如下表1所示：
表1eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端无线参数
| 项目 | 内容 |
| 通信标准及频段 | 产品系列支持全球各地多种频段(433MHz) |
| 室内/市区通信距离 | eStar-3000:7km eStar-3500:7km |
| 户外/视距通信距离 | eStar-3000:30km eStar-3500:30km |
| 发射功率 | eStar-3000:20dBm eStar-3500:30dBm |
| 通信理论速率 | 6级可调(0.3、0.6、1.0、1.8、3.1、5.5Kbps) |
| 灵敏度 | -140dBm |
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端接口类型如下表2所示：
表2eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端接口类型
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端功耗如下表3所示：
表3eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端功耗
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端物理特性如下表4所示：
表4eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端物理特性
| 项目 | 内容 |
| 外壳 | 金属外壳，保护等级IP30 |
| 外形尺寸 | 160x80x22 mm(不包括天线和安装件) |
| 重量 | 约500g |
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端其它参数如下表5所示：
表5eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端其它参数
| 项目 | 内容 |
| 工作温度 | -40～+85C°(-40～+185℉) |
| 储存温度 | -40～+125C°(-40～+257℉) |
| 相对湿度 | 95％(无凝结) |
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端天线接口为SMA阴头插座。将配套天线的SMA阳头旋到数传终端天线接口上，并确保旋紧，以免影响信号质量。
eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端采用工业级端子接口，优选使用的电源线材和数据线材为28-16AWG。
为了适应复杂的应用环境，提高系统的工作稳定性，采用了先进的电源技术。可采用标准配置的12VDC/0.5A电源适配器给数据采集数传终端供电，也可以直接用直流9～36V电源给数据采集终端供电。
在对数据采集终端进行配置前，需要通过出厂配置的RS232串口线或RS232-485转换线把终端和用于配置的PC连接起来。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端的参数配置方式有两种：
通过配置软件Config：所有的配置都通过软件界面的相应条目进行配置，这种配置方式只适合于方便用PC机进行配置的情况。通过配置软件配置F8L10T参数。
在串口通信设置栏内显示当前打开串口的串口参数，请在此项配置中选择正确的值，同时打开串口。串口通信设置栏内的右边按钮若显示为“关闭串口”，表明串口已经打开，否则请打开串口。
设备上电后，配置软件点击“加载参数”，自动载入设备中的当前配置参数，显示在参数区域中，至此可以开始配置eStar3000/3500中所有参数。
所述eStar-3000/3500数据采集/数据传输终端参数详细设置如下：
串口配置
可配置通信串口的波特率，数据位，校验位，停止位。
默认值：波特率115200bps，数据位8位，无校验，停止位1位。
工作频率
模块数据传输的工作频率，不同的硬件模块可工作的频段不同，大致分为低频段(525MHz以下)。典型的工作频段为410M～441MHz，1000KHz为一个信道。不同应用地区有不同的频段限制，以及不同信道的干扰因素，误码率不同，因此需要根据实际情况调整此值。
低频段硬件模块的默认值为433。
空中速率
数据在空中的速率选择，可分为6个等级，等级越高速率越高，相同相同条件下，速率越高，则传输距离越近。因此需要根据实际应用环境调整此值。
注：一旦速率确定，那么所有的设备必须为同一速率，否则不能通信。
默认值：3级。
发射功率
不带PA的硬件模块可设置5～20dBm的发射功率。带PA的硬件模块的发射功率固定为30dBm。
默认值：20
中继地址
当节点间传输距离过远时使用，该参数设置成中继节点的ID，中继节点会帮助本节点将数据转发给最终目的节点。
默认值：1000
休眠模式
当设备处于低功耗模式，可设置为NONE(不休眠)、TIME定时休眠)和DEEP(深度休眠)。定时休眠时，需要配置“唤醒时间”和“休眠时间”；深度休眠时，只能通过IO1脚唤醒。
默认值：NONE
定时休眠模式下的唤醒时间，指保持设备唤醒的时间，单位ms，当设备唤醒超这个时间则会进入休眠。
定时休眠模式下的休眠时间，指保持设备休眠的时间，单位ms，当设备休眠超这个时间则会唤醒，处于正常工作状态。
调试等级
调试等级控制模块的日志显示，可分为三个调试等级，其中：
1、不输出任何日志信息。
2、输出关键日志信息。
3、输出详细日志信息。
4、默认值：1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种油田低注井精准注水方法，其特征是，单井注水管线来水流经泵压压力变送器(3)，经过螺旋多功能流量计(4)进行精准计量，在流经温度变送器(6)、油压压力变送器(7)，将来水经水井井口注入井内油层；将泵压、流量、温度、油压、套压仪表信号，通过信号线上传到螺旋多功能流量计(4)的表头，在通过具有485通讯功能的螺旋多功能流量计(4)表头上传到eStar-3000/3500数据采集传输终端(16)，并将生产参数实时传输到采油队生产管理平台；
上述精准注水方法采用的一种油田低注井精准注水系统，包括如下组成：包括依次顺序连接的单井来水管、来水切断闸门(2)、螺旋多功能流量计(4)、注水切断闸门(5)、温度变送器(6)、油压压力变送器(7)和水井井口；
所述水井井口包括采油树；所述采油树包括丝堵(8)、小四通、生产闸门(9)、生产放空闸门(10)、总闸门(11)、大四通、套管洗井闸门(12)、套管测压放空闸门(13)；
所述总闸门(11)上方连接有小四通，所述小四通水平两端分别连接有生产闸门(9)、生产放空闸门(10)，所述总闸门(11)下方连接有大四通，所述大四通水平方向两端分别连接有套管洗井闸门(12)、套管测压放空闸门(13)，所述丝堵(8)设在采油树的顶部；所述套管测压放空闸门(13)连接有套压压力变送器(14)；所述螺旋多功能流量计(4)处设有泵压压力变送器(3)；所述油田注水井精准注水系统还包括数据采集传输终端(16)；所述数据采集传输终端(16)通过供电通讯电缆分别与泵压压力变送器(3)、螺旋多功能流量计(4)、温度变送器(6)、油压压力变送器(7)、套压压力变送器相(14)连接；所述数据采集传输终端(16)连接有太阳能供电装置(17)。
2.如权利要求1所述的一种油田注水井精准注水方法，其特征是，所述生产闸门(9)、生产放空闸门(10)设置在同一水平线上，且设置在总闸门(11)上方的小四通两侧；所述套管洗井闸门(12)、套管测压放空闸门(13)设置在同一水平线上，且设置在总闸门(11)下方的大四通两侧。
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