CN113653473B - 一种注水系统及注水方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种注水系统及注水方法，属于油气井生产技术领域。该注水系统包括控制器、执行器、多个配水器、多个封隔器、密封机构和油管，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块和执行模块；控制器用于控制执行器在预设时长内调整注水压力；多个配水器串联在油气井内的油管上，多个封隔器套在油管上，且与多个配水器间隔设置；控制模块分别与数据采集模块和执行模块电连接，数据采集模块用于采集多个注水压力，将多个注水压力传输至控制模块，控制模块用于基于多个注水压力的变化趋势控制执行模块调整相应配水器上配水阀的开度。本申请通过控制器、执行器、数据采集模块、控制模块和执行模块的配合，提高了分层注水的注水合格率。

Description

一种注水系统及注水方法

技术领域

本申请涉及油气井生产技术领域，特别涉及一种注水系统及注水方法。

背景技术

在油气井的生产过程中，分层注水技术是改变层间矛盾，提高油气井采收率最有效的方法之一。目前，先通过封隔器将需要注水的各层分开，之后采用可投捞且可更换水嘴的配水器来实现油气井的分层注水。然而，由于可更换水嘴的配水器需要下入测试工具测试配水器的配水流量和配水压力等，导致工作量大，且维护成本高，从而造成油气井的分层注水合格率低。

发明内容

本申请提供了一种注水系统及注水方法，可以解决油气井分层注水难度大、合格率低的问题。所述技术方案如下：

一方面、提供了一种注水系统，所述注水系统包括控制器、执行器、多个配水器、多个封隔器、密封机构和油管，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块和执行模块；

所述控制器与所述执行器电连接，所述执行器用于设置在注水管线上，所述控制器用于控制所述执行器在预设时长内调整注水压力；

所述多个配水器串联在所述油管上，且每个配水器上设置有连通所述油管的过流通道，所述多个封隔器套在所述油管上，且用于封隔所述油管与套管之间的环形空间，所述多个封隔器和所述多个配水器间隔设置；

所述油管的一端用于与所述注水管线连通，所述密封机构连接在所述油管的另一端，且用于封堵所述油管内的流体；

所述控制模块分别与所述数据采集模块和所述执行模块电连接，所述数据采集模块用于在所述预设时长内采集多个注水压力，并将所述多个注水压力传输至所述控制模块，所述控制模块用于基于所述多个注水压力的变化趋势控制所述执行模块调整相应配水器上配水阀的开度。

可选地，所述注水系统还包括压力检测计；

所述压力检测计用于设置在所述注水管线上，所述压力检测计与所述控制器电连接，所述压力检测计用于检测所述注水管线内的注水压力，并将检测的注水压力传输至所述控制器。

可选地，每个配水器还包括存储模块；

所述存储模块与所述数据采集模块电连接；

所述控制模块还用于基于所述多个注水压力的变化趋势控制所述数据采集模块采集相应配水器的配水流量；

所述数据采集模块还用于将采集的配水流量传输至所述存储模块。

可选地，所述注水系统还包括流量检测计和报警器；

所述流量检测计用于设置在所述注水管线上，所述流量检测计和所述报警器均与所述控制器电连接；

所述流量检测计用于检测所述注水管线内的注水流量，并将检测的注水流量传输至所述控制器，所述控制器用于基于检测的注水流量和预先存储的设计流量控制所述报警器报警。

可选地，所述密封机构为单向阀，所述单向阀的出口端与所述油管的另一端连通。

另一方面、提供了一种注水方法，应用于注水系统，所述注水系统包括控制器、执行器和多个配水器，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块和执行模块；

所述方法包括：

所述控制器控制所述执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力；

所述数据采集模块在所述预设时长内采集多个注水压力，并将所述多个注水压力传输至所述控制模块；

所述控制模块接收到所述数据采集模块传输的所述多个注水压力时，确定所述多个注水压力的变化趋势；

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第一压力变化趋势时，基于预先存储的标准配注量间隔第一时长阈值通过所述执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

可选地，每个配水器还包括存储模块，所述方法还包括：

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第三压力变化趋势时，通过所述数据采集模块采集的相应配水器的配水流量，并将采集的配水流量传输至所述存储模块；

所述存储模块将接收到的配水流量作为标准配注量进行存储。

可选地，所述方法还包括：

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第四压力变化趋势时，所述控制模块通过所述执行模块调整相应配水器上的配水阀全关。

可选地，所述配水系统还包括流量检测计和报警器，所述方法还包括：

通过所述流量检测计检测注水流量，并将检测的注水流量传输至所述控制器；

所述控制器确定检测的注水流量与预先存储的设计流量之间的流量差值，当所述控制器确定所述流量差值大于流量阈值时，控制所述报警器报警。

可选地，所述控制器控制所述执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力，包括：

对于所述多个配水器中的任一配水器，所述控制器调取预先存储的所述任一配水器对应的多个压力代码中的目标压力代码；

所述控制器基于所述目标压力代码控制所述执行器在所述预设时长内调整所述注水管线的注水压力。

本申请提供的技术方案的有益效果至少包括：

在对油气井分层注水时，可以将油管的一端与注水管线连通，这样，由于多个封隔器均套在油管上，且与多个配水器间隔设置，从而可以通过任一配水器实现独立分层注水。另外，控制器可以通过执行器对注水压力进行调整，之后可以通过包括的数据采集模块采集多个注水压力，进而通过控制模块判断多个注水压力的变化趋势，以基于多个注水压力的变化趋势控制执行模块调整相应配水器的配水阀的开度，以实现实际配水流量的直接调整。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种注水系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种配水器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种注水系统的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种注水方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种注水方法的流程示意图。

附图标记：

1：控制器；2：执行器；3：多个配水器；4：多个封隔器；5：密封机构；6：油管；7：压力检测计；8：流量检测计；9：报警器；

31：数据采集模块；311：压力检测短接；312：流量检测短接；32：控制模块；33：执行模块；34：配水阀；35：存储模块；36：本体；37：隔板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1示例了本申请实施例的一种注水系统的结构示意图，图2示例了本申请实施例的一种配水器3的结构示意图。如图1和图2所示，该注水系统包括控制器1、执行器2、多个配水器3、多个封隔器4、密封机构5和油管6，每个配水器3均包括数据采集模块31、控制模块32和执行模块33。控制器1与执行器2电连接，执行器2用于设置在注水管线上，控制器1用于控制执行器2在预设时长内调整注水压力；多个配水器3串联在油管6上，且每个配水器3上设置有连通油管6的过流通道，多个封隔器4套在油管6上，且用于封隔油管6与套管之间的环形空间，多个封隔器4和多个配水器3间隔设置；油管6的一端用于与注水管线连通，密封机构5连接在油管6的另一端，且用于封堵油管6内的流体；控制模块32分别与数据采集模块31和执行模块33电连接，数据采集模块31用于在预设时长内采集多个注水压力，并将多个注水压力传输至控制模块32；控制模块32用于基于多个注水压力的变化趋势控制执行模块33调整相应配水器3上配水阀34的开度。

本申请实施例中，在对油气井分层注水时，可以将油管6的一端与注水管线连通，这样，由于多个封隔器4均套在油管6上，且与多个配水器3间隔设置，从而可以通过任一配水器实现独立分层注水。另外，控制器1可以通过执行器2对注水压力进行调整，之后可以通过包括的数据采集模块31在预设时长内采集多个注水压力，进而通过控制模块32判断多个注水压力的变化趋势，以基于多个注水压力的变化趋势控制执行模块33调整相应配水器3的配水阀34的开度，以实现实际配水流量的调整。

其中，预设时长可以是4分钟，也可以是6分钟等，本申请实施例对此不做限定。控制器1可以为终端，这样控制器1可以设置在控制室。示例地，控制器1可以为台时电脑或笔记本电脑等。当然控制器1也可以为处理器，这样控制器1不仅可以设置在控制室，也可以设置在油气井的井口，示例地，控制器1可以为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统。执行器2可以为电动调节阀。封隔器4可以为常规结构，具体可以参考现有技术。当然，封隔器4也可以为具有单向流功能的封隔器4，只要通过任意配水器3注水时，不会造成流体的泄漏即可，本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，密封机构5可以为单向阀，单向阀的出口端与油管6的另一端连通。由于单向阀具有单向流通的作用，因此可以通过单向阀对油管6内的流体进行封堵。另外，如果封隔器4为具有单向流功能的封隔器4，则在需要洗井时，可以沿油管6与套管之间的环形空间、单向阀和油管6实现反循环洗井。

在一些实施例中，控制器1中可以预先存储与每个配水器3对应的多个压力代码，以及每个压力代码标识与操作指令之间的对应关系。之后对于多个配水器3中的任一配水器，当指示该任一配水器执行目标操作时，则可以事先在控制器1上确认目标操作的操作指令，进而从操作指令与压力代码标识之间的对应关系中确定目标操作的操作指令对应的压力代码标识，之后控制器1可以基于压力代码标识调取该任一配水器的压力代码标识对应的目标压力代码，进而基于调取的目标压力代码，通过执行器2调整注水压力，以实现该任一配水器执行相应的动作。

假设该注水系统包括四个配水器，对于每个配水器可以预先存储如下述表1所示的压力代码。

表1

其中，压力代码1可以用于指示控制模块32通过执行模块33控制配水器3的配水阀34全关，压力代码2可以用于指示控制模块32通过执行模块33控制配水器3的配水阀34全开，压力代码3可以用于指示控制器1控制存储配水器3的配水流量，压力代码4可以用于指示控制模块32通过执行模块33间隔第一时长阈值调整配水器3上配水阀34的开度，压力代码5可以用于指示控制模块32获取历史注水流量，压力代码6可以用于指示控制模块32通过执行模块33控制配水器3的配水阀34全关，且通过控制器1获取数据采集模块31采集的注水压力，压力代码7可以用于指示控制模块32通过执行模块33间隔第二时长阈值调整配水器3上配水阀34的开度；上述表1中的压力代码包括的2、4、5和6均可以指压力数值，示例地，可以分别为2兆帕、4兆帕、5兆帕、6兆帕，当然也可以为其他代码，只要每个配水器的压力代码2、压力代码3、压力代码5、压力代码6和压力代码7不同即可。

示例地，对于第一配水器，当指示第一配水器的配水阀34全开时，则可以在控制器1上确认控制第一配水器的配水阀34全开的操作指令，进而从操作指令与压力代码标识之间的对应关系中确定控制第一配水器的配水阀34全开对应的压力代码标识2，之后控制器1可以基于压力代码标识2调取第一配水器的压力代码标识2对应的目标压力代码(4-4-6-4)，进而基于调取的目标压力代码，通过执行器2对注水压力按照下述第一种方式进行调节，当然，也可以按照下述第二种方式进行调节，以指示该任一配水器的配水阀34全开。

第一种方式：可以间隔一定时间对注水压力调整一次，示例地，可以将初始注水压力调节至4兆帕，并保持4兆帕的压力2分钟，在将注水压力调节至6兆帕，并保持6兆帕的压力1分钟，之后将注水压力调节至4兆帕。

第二种方式：可以持续对注水压力进行调整，示例地，将初始注水压力调节至4兆帕，并恢复至初始注水压力，再将恢复后的初始注水压力调节至4兆帕，并恢复至初始注水压力，继续将恢复后的初始注水压力调节至6兆帕，并恢复至初始注水压力，再继续将回复后的初始注水压力调节至4兆帕，并恢复至初始注水压力。

为了保证调整的注水压力准确性，在一些实施例中，控制器1中还可以预先存储有每个压力代码对应的执行代码，执行代码是指在对注水压力调节时，执行器2的调整行程。示例地，当执行器2为电动调节阀时，执行器2的调整行程可以为电动调节阀的开度，以便于通过电动调节阀的开度准确的控制注水压力。这样，可以直接通过执行代码对注水压力进行调整，以简化注水压力的调整过程。

在另一些实施例中，如图3所示，该注水系统还可以包括压力检测计7，压力检测计7用于设置在注水管线上，压力检测计7与控制器1电连接，压力检测计7用于检测注水管线内的注水压力，并将检测的注水压力传输至控制器1。其中，压力检测计7可以设置在执行器2的下游，当然也可以设置在执行器2的上游，或者在执行器2的上游和下游均设置压力检测计7，只要压力检测计7与执行器2之间保持一定距离，以避免因执行器2的节流造成注水压力波动的情况。

这样，可以通过压力检测计7实时在预设时长内检测多个注水压力的变化，控制器1可以根据压力检测计7实时检测的注水压力对执行器2进行实时控制。继续上述举例，假设控制器1需要控制执行机构将注水压力调整至4兆帕，此时，在对注水压力调整时如果控制器1确定压力检测计7检测的注水压力不为4兆帕，则继续控制执行器2对注水压力进行调整，而如果控制器1确定压力检测计7检测的注水压力为4兆帕，则可以控制执行器2按照目标压力代码中的下一个压力值对注水压力进行调整。

需要说明的是，在对注水压力调整时，也可以是上述两种方式的结合，当然也可以按照其他方式进行调整，本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，如图2所示，配水器3可以包括本体36，本体36内沿轴向设置有隔板37，以将本体36分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室的两端均与油管6连通，以形成过流通道，第二腔室的一端密封，另一端与油管6连通，以形成注水腔室。数据采集模块31可以包括压力测量短接，控制模块32可以为控制电路，执行模块33可以为执行电机，配水阀34可以为调节水嘴，压力测量短接和执行电机分别与控制电路电连接，执行电机与调节水嘴机械连接，调节水嘴的一端与第二腔室连通，调节水嘴的第二端伸出第二腔室；压力测量短接用于检测第一腔室内流体的压力，也即是压力测量短接用于在预设时长内检测多个注水压力。

这样，在通过压力测量短接在预设时长内检测到多个注水压力，并将检测的多个压力传输至控制电路后，控制电路可以判断多个注水压力的变化趋势，进而基于多个注水压力的变化趋势确定如何调整调节水嘴的开度。示例地，当控制电路确定多个注水压力的变化趋势满足第一压力变化趋势时，可以间隔第一时长阈值通过执行电机调整调节水嘴的开度；当控制电路确定多个注水压力的变化趋势满足第二压力变化趋势时，可以间隔第二时长阈值通过执行电机调整调节水嘴的开度。

其中，第一时长阈值可以为10天、15天或20天等，第二时长阈值可以为1小时、2小时或3小时等。

需要说明的是，控制电路中可以包括控制芯片，控制芯片中存储有多个注水压力的变化趋势对应的相应配水器3所需要执行的动作，也即是控制芯片中存储有上述表1中的对应关系。

继续上述举例，在控制器1按照压力代码2控制执行器2对注水压力进行调整后，由于流体的不可压缩性，此时可以通过压力测量短接在预设时长内检测到多个注水压力，并传输至控制电路。这样控制电路可以确定多个注水压力的变化趋势由初始注水力变化至4兆帕，保持4兆帕2分钟后再变化至6兆帕，保持6兆帕1分钟后再变化至4兆帕，此时控制电路可以确定多个注水压力的变化趋势为4-4-6-4，符合第一配水器的压力代码2，进而控制电路可以确定需要控制第一配水器的配水阀34全开，则控制电路可以控制执行电机调整第一配水器的调节水嘴全开。

在一些实施例中，如图2所示，每个配水器3还包括存储模块35，存储模块35与数据采集模块31电连接；控制模块32还用于基于多个注水压力的变化趋势控制数据采集模块31采集相应配水器3的配水流量；数据采集模块31还用于将采集的配水流量传输至存储模块35。

其中，如图2所示，数据采集模块31还可以包括流量测量短接，流量测量短接与控制电路电连接，流量测量短接用于检测第二腔室内流体的流量，也即是流量测量短接用于检测相应配水器3的配水流量。这样，可以将流量测量短接检测的配水流量作为标准配注量进行存储，以便于后续基于标准配注量对相应配水器3的配水流量进行调整，以提高油气井注水的准确性。

继续上述举例，对于第一配水器，假设作业人员需要指示第一配水器存储配水流量，则在控制器1基于确认的压力代码3控制执行器2对注水压力调整后，通过压力测量短接在预设时长内检测到多个注水压力，并将检测的多个注水压力传输至控制模块32，之后在控制模块32确定多个注水压力的变化趋势为2-4-2-4，符合压力代码3时，控制模块32可以控制流量测量短接检测第一配水器的配水流量，并将检测的配水流量传输至存储模块35，此时存储模块35则可以将配水流量作为标准配注量进行存储。

其中，控制模块32确定多个注水压力的变化趋势符合压力代码3的实现过程可以与上述确定多个注水压力的变化趋势符合第一配水器的压力代码2的实现过程相同或相似，本申请实施例对此不再赘述。

进一步地，在对任一配水器包括的存储模块35实现标准配注量的存储之前，还可以通过每个配水器3的压力代码1指示所有配水器3上的配水阀34全关，之后对于该任一配水器，通过对应的压力代码2指示该任一配水器上的配水阀34全开。这样，可以避免多个配水器3之间配水流量的相互影响，进而保证每个配水器3的存储模块35存储的标准配注量的准确性。

其中，控制每个配水器3的配水阀34全开的实现过程和全关的实现过程相同相似，本申请实施例对此不再赘述。

更进一步地，在每个配水器3包括的存储模块35完成标准配注量的存储后，当作业人员需要指示间隔第一时长阈值调整配水器3上配水阀34的开度时，则控制器1基于相应配水器3的相应压力代码4控制执行器2调整注水压力，之后，当控制模块32接收到压力测量短接在预设时长内检测到多个注水压力，并确定多个注水压力的变化趋势为5-5-5-5，符合对应的压力代码4时，则控制模块32可以调取存储模块35中存储的标注配注量，间隔第一时长阈值调整相应配水器3上配水阀34的开度；或者当作业人员需要指示间隔第二时长阈值调整配水器3上配水阀34的开度时，则控制器1基于相应配水器3的相应压力代码7控制执行器2调整注水压力，之后，当控制模块32接收到压力测量短接检在预设时长内检测到多个注水压力，并确定多个注水压力的变化趋势为4-5-4-5，符合对应的压力代码7时，则控制模块32可以调取存储模块35中存储的标注配注量，间隔第二时长阈值调整相应配水器3上配水阀34的开度，以保证每个配水器3的实际配水流量接近标准配注量，或者与标准配注量之间的流量差值较小。

其中，控制模块32确定多个注水压力的变化趋势符合压力代码4或压力代码7的实现过程可以与上述确定多个注水压力的变化趋势符合第一配水器的压力代码2的实现过程相同或相似，本申请实施例对此不再赘述。

在一些实施例中，如图3所示，注水系统还可以包括流量检测计8和报警器9；流量检测计8用于设置在注水管线上，流量检测计8和报警器9均与控制器1电连接，流量检测计8用于检测注水管线内的注水流量，并将检测的注水流量传输至控制器1；控制器1用于基于检测的注水流量和预先存储的设计流量控制报警器9报警。其中，流量检测计8可以设置在执行器2的下游。

在通过任一配水器进行注水时，由于水的不可压缩性，任一配水器的配水流量可以等于注水流量，这样，可以通过流量检测计8检测注水流量，并将检测的注水流量传输至控制器1，此时控制器1可以将注水流量与设计流量进行比较，进而确定当前该任一配水器的配水流量是否符合要求。而如果配水流量不符合要求时，控制器1可以控制报警器9报警，以警示作业人员对当前该任一配水器的配水流量进行调整。

示例地，当控制器1确定注水流量与设计流量之间的流量差值小于流量阈值时，则可以确定当前该任一配水器的配水流量符合要求；当控制器1确定注水流量与设计流量之间的流量差值小于或等于流量阈值时，则可以确定当前该任一配水器的配水流量符合要求；当控制器1确定注水流量与设计流量之间的流量差值大于流量阈值时，则可以确定当前该任一配水器的配水流量不符合要求。

其中，设计流量的数值可以上述所述的标准配注量的数值相等，流量阈值可以为设计流量的5％或7％等。当然，流量阈值也可以为其他数值，本申请实施例对此不做限定。

进一步地，在每个配水器3还包括存储模块35的情况下，在通过配水器注水的过程中，控制模块32还可以将数据采集模块31采集的实际注水流量存储至存储模块35。之后，在控制器1基于相应配水器3的相应压力代码7控制执行器2调整注水压力，当控制模块32接收到压力测量短接检测到注水压力，并确定多个注水压力的变化趋势符合对应的压力代码5时，则控制模块32可以调取存储模块35中存储的实际注水量，并将调取的实际注水量传输至控制器1，以便于控制器1根据实际注水量通过执行器2对注水压力进行调整，使得通过流量检测计8检测的当前注水量与实际注水量相等。

本申请实施例中，在对油气井分层注水时，可以将油管的一端与注水管线连通，这样，由于多个封隔器均套在油管上，且与多个配水器间隔设置，从而可以通过任一配水器实现独立分层注水。每个配水器包括的控制模块可以基于多个注水压力的变化趋势，预先在相应配水器包括的存储模块中存储标准配注量，之后，控制模块可以调取标准配注量，通过执行模块调整相应配水器的配水阀的开度，以实现实际配水流量的调整，同时保证每个配水器的配水流量的准确性。另外，在通过任一配水器注水时，可以通过注水管线上设置的流量检测计检测配水流量，进而通过控制器确定配水流量与设计流量之间的流量差值，以进一步保证注水流量的准确性。

图4示例了本申请实施例的一种注水方法的流程示意图。该方法应用于注水系统，注水系统可以包括控制器、执行器和多个配水器，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块和执行模块。

如图4所示，该方法包括如下步骤。

步骤401：控制器控制执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力。

步骤402：数据采集模块在预设时长内采集多个注水压力，并将多个注水压力传输至控制模块。

步骤403：控制模块接收到数据采集模块传输的多个注水压力时，确定多个注水压力的变化趋势。

步骤404：当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第一压力变化趋势时，基于预先存储的标准配注量间隔第一时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

本申请实施例中，在对油气井分层注水时，可以通过任一配水器实现独立分层注水，控制器可以通过执行器对注水压力进行调整，之后可以通过包括的数据采集模块在预设时长内采集多个注水压力，进而通过控制模块判断多个注水压力的变化趋势，以基于多个注水压力的变化趋势通过执行模块调整相应配水器的配水阀的开度，以实现实际配水流量的调整。

可选地，每个配水器还包括存储模块，方法还包括：

当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第三压力变化趋势时，通过数据采集模块采集的相应配水器的配水流量，并将采集的配水流量传输至存储模块；

存储模块将接收到的配水流量作为标准配注量进行存储。

可选地，方法还包括：

当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第四压力变化趋势时，控制模块通过执行模块调整相应配水器上的配水阀全关。

可选地，配水系统还包括流量检测计和报警器，方法还包括：

通过流量检测计检测注水流量，并将检测的注水流量传输至控制器；

控制器确定检测的注水流量与预先存储的设计流量之间的流量差值，当控制器确定流量差值大于流量阈值时，控制报警器报警。

可选地，控制器控制执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力，包括：

对于多个配水器中的任一配水器，控制器调取预先存储的任一配水器对应的多个压力代码中的目标压力代码；

控制器基于目标压力代码控制执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力。

上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本申请的可选实施例，本申请实施例对此不再一一赘述。

图5示例了本申请实施例的一种注水方法的流程示意图。该方法应用于上述实施例所述的注水系统，注水系统可以包括控制器、执行器、压力检测计、流量检测计、报警器和多个配水器，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块、执行模块和存储模块。其中，每个配水器的结构可以如上述实施例所述。

如图5所示，该方法包括如下步骤。

步骤501：控制器控制执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力。

在一些实施例中，对于多个配水器中的任一配水器，控制器可以调取预先存储的该任一配水器对应的多个压力代码中的目标压力代码，之后控制器基于目标压力代码通过执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力。

其中，多个配水器串联在与注水管线连通的油管上，且每个配水器与油管形成连通通道，多个封隔器套在油管上，且用于封隔油管与套管之间的环形空间，油管上远离注水管线的一端通过密封机构封堵。

其中，预先存储的每个配水器对应的多个压力代码和每个压力代码的作用可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不在赘述。

进一步地，在控制器调取该任一配水器的目标压力代码之前，控制器可以基于用户的操作确定对该任一配水器的操作指令，此时，控制器可以基于确定的操作指令调取该任一配水器的目标压力代码。

其中，操作指令可以通过压力代码的标识进行指示，也即是确定了操作指令，即可确定压力代码标识；或者控制器可以存储操作指令与压力代码的标识的对应关系，以便于通过确定的操作指令，确定对应的压力代码的标识，之后控制器可以根据压力代码的标识调取该任一配水器的目标压力代码。

需要说明的是，本申请实施例中，通过控制器控制执行器在预设时长内调整注水压力的实现过程可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不再赘述。

步骤502：数据采集模块在预设时长内采集多个注水压力，并将多个注水压力传输至控制模块。

当数据采集模块包括压力检测短接时，压力检测短接与控制模块之间可以电连接，进而可以通过压力检测短接检测多个注水压力，并将检测的注水压力传输至控制模块。

其中，压力检测短接可以实时在预设时长内检测多个注水压力，当然也可以间隔一定时长在预设时长内检测多个注水压力。示例地，可以间隔10秒检测一次注水压力，或者间隔20秒检测一次注水压力。

步骤503：控制模块接收到所述数据采集模块传输的多个注水压力时，确定多个注水压力的变化趋势。

在控制模块接收到数据采集模块传输的多个注水压力时，控制模块可以建立时间-压力的坐标系，进而将接收到注水压力和注水压力的接收时刻绘制在该时间-压力坐标系上，进而得到预设时长内的注水压力曲线，进而可以根据注水压力曲线确定多个注水压力的变化趋势。

在一些实施例中，控制模块可以通过一定时间之内的最大压力值和最大压力值的持续时长，以及一定时间之内的最小压力值和最小压力值的持续时长确定多个注水压力的变化趋势。

示例地，当控制模块确定注水压力曲线为：由初始注水力变化至4兆帕，保持4兆帕2分钟后再变化至6兆帕，保持6兆帕1分钟后再变化至4兆帕，也即是控制模块确定在第1分钟内的最大压力值为4兆帕，在第2分钟内的最大压力值为4兆帕，在第3分钟内的最大压力值为6兆帕，在第4分钟内的最大压力值为4兆帕，则可以确定多个注水压力的变化趋势可以为4-4-6-4。

步骤504：当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第四压力变化趋势时，控制模块通过执行模块调整相应配水器上的配水阀全关。

其中，第四压力变化趋势可以根据上述表1中的压力代码1进行设置，且每个配水器的压力代码1可以相同，当然也可以不相同。

其中，确定注水压力变化趋势满足第四压力变化趋势的方式可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不再赘述。

需要说明的是，当上述步骤501中，控制器基于压力代码1控制执行器调整注水压力时，如果每个配水器的压力代码1相同，则每个配水器包括的控制模块可以同时通过上述步骤504控制相应配水器上的配水阀全关。而如果每个配水器的压力代码1不相同，则需要多次重复执行上述步骤501-步骤504，以通过步骤504控制每个配水器上的配水阀全关。

步骤505：当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第三压力变化趋势时，通过数据采集模块采集的相应配水器的配水流量，并将采集的配水流量传输至存储模块，存储模块将接收到的配水流量作为标准配注量进行存储。

其中，第三压力变化趋势可以根据上述表1中的压力代码3进行设置，且每个配水器的压力代码3可以不相同。

其中，确定注水压力变化趋势满足第三压力变化趋势的方式可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不再赘述。

需要说明的是，在通过上述步骤504控制每个配水器上的配水阀全关后，由于每个配水器的配水流量可能不同，此时为了使得每个配水器包括的存储模块存储相应的标准配注量，则可以基于多个配水器中任一配水器的压力代码3重复执行上述步骤501-步骤503，此时控制模块确定的多个注水压力的变化趋势近似为压力代码3，之后再执行上述步骤505，以实现该任一配水器包括的存储模块对标准配注量的存储。之后，基于剩余每个配水器的压力代码3，分别重复执行上述步骤501-步骤503和步骤505，以实现剩余每个配水器包括的存储模块对标准配注量的存储。

步骤506：当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第一压力变化趋势时，基于预先存储的标准配注量间隔第一时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

其中，第一压力变化趋势可以根据上述表1中的压力代码4进行设置，且每个配水器的压力代码4可以不相同。第一时长阈值可以为10天、15天或20天等。

其中，确定注水压力变化趋势满足第一压力变化趋势的方式，以及控制模块间隔第一时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度的实现方式可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不再赘述。

需要说明的是，在通过上述步骤505控制每个配水器包括的存储模块对标准配注量的存储后，可以同时控制多个配水器自动调整配水阀的开度，当然也可以控制其中任一配水器的配水阀的开度。也即是，每个配水器的压力代码4可以相同，也可以不同。

此时为了使得每个配水器包括的存储模块存储相应的标准配注量，则可以基于多个配水器中任一配水器的压力代码4执行上述步骤501-步骤503，此时控制模块确定的多个注水压力的变化趋势近似为压力代码4，之后在执行上述步骤506，以实现该任一配水器间隔第一时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。之后，重复执行上述步骤501-步骤503和步骤506，以实现剩余每个配水器间隔第一时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

步骤507：当控制模块确定多个注水压力的变化趋势满足第二压力变化趋势时，基于预先存储的标准配注量间隔第二时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

其中，第二压力变化趋势可以根据上述表1中的压力代码7进行设置。确定注水压力变化趋势满足第二压力变化趋势的方式，以及控制模块间隔第二时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度的实现方式可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不再赘述。第二时长阈值可以为1小时、2小时或3小时等。

需要说明的是，在通过上述步骤505控制每个配水器包括的存储模块对标准配注量的存储后，可以同时控制多个配水器自动调整配水阀的开度，当然也可以控制其中任一配水器的配水阀的开度。也即是，每个配水器的压力代码7可以相同，也可以不同。

此时为了使得每个配水器包括的存储模块存储相应的标准配注量，则可以基于多个配水器中任一配水器的压力代码7执行上述步骤501-步骤503，此时控制模块确定的多个注水压力的变化趋势近似为压力代码7，之后在执行上述步骤507，以实现该任一配水器间隔第二时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。之后，重复执行上述步骤501-步骤503和步骤505，以实现剩余间隔第二时长阈值通过执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度。

步骤508：当配水系统还包括流量检测计和报警器时，通过流量检测计检测注水流量，并将检测的注水流量传输至控制器。

在通过上述步骤506或步骤507实现任一配水器通过执行模块调整配水阀的开度后，由于流体的不可压缩性，此时可以通过流量检测器检测注水流量，将注水流量作为配水器的配水流量。之后，流量检测器可以将检测的注水流量传输至控制器。

步骤509：控制器确定检测的注水流量与预先存储的设计流量之间的流量差值，当控制器确定流量差值大于流量阈值时，控制报警器报警。

其中，流量阈值的设置可以如上述实施例所述，本申请实施例对此不在赘述。这样，当控制器确定流量差值大于流量阈值时，则表明该任一配水器的配水流量与设计流量不符，此时控制器可以控制报警器报警，以警示作业人员。而当控制器确定流量差值小于或等于流量阈值时，则表明该任一配水器的配水流量符合设计流符，此时该任一配水器可以继续以流量检测器检测的注水流量进行配水。

本申请实施例中，在对油气井分层注水时，均可以通过控制器控制执行器实现对注水压力的调整，进而通过每个包括的数据采集模块采集多个注水压力，并通过控制模块对采集的多个注水压力的变化趋势进行确定，之后基于确定的多个注水压力的变化趋势，确定指示相应配水器所要执行的动作，从而实现了通过多个配水器的分层独立注水，同时保证每个配水器的配水流量的准确性。另外，在通过任一配水器注水时，可以通过注水管线上设置的流量检测计检测配水流量，进而通过控制器确定配水流量与设计流量之间的流量差值，以进一步保证注水流量的准确性。

以上所述仅为本申请的说明性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种注水系统，其特征在于，所述注水系统包括控制器（1）、执行器（2）、多个配水器（3）、多个封隔器（4）、密封机构（5）和油管（6），每个配水器（3）均包括数据采集模块（31）、控制模块（32）和执行模块（33）；

所述控制器（1）与所述执行器（2）电连接，所述执行器（2）用于设置在注水管线上，所述控制器（1）用于控制所述执行器（2）在预设时长内调整注水压力；

所述多个配水器（3）串联在所述油管（6）上，且每个配水器（3）上设置有连通所述油管（6）的过流通道，所述多个封隔器（4）套在所述油管（6）上，且用于封隔所述油管（6）与套管之间的环形空间，所述多个封隔器（4）和所述多个配水器（3）间隔设置；

所述油管（6）的一端用于与所述注水管线连通，所述密封机构（5）连接在所述油管（6）的另一端，且用于封堵所述油管（6）内的流体；

所述控制模块（32）分别与所述数据采集模块（31）和所述执行模块（33）电连接，所述数据采集模块（31）用于在所述预设时长内采集多个注水压力，并将所述多个注水压力传输至所述控制模块（32），所述控制模块（32）用于基于所述多个注水压力的变化趋势控制所述执行模块（33）调整相应配水器（3）上配水阀（34）的开度；

每个所述配水器（3）包括本体（36），所述本体（36）内沿轴向设置有隔板（37），将所述本体（36）分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的两端均与油管（6）连通，形成过流通道，所述第二腔室的一端密封，另一端与所述油管（6）连通形成注水腔室，所述数据采集模块（31）包括压力测量短接，所述控制模块（32）为控制电路，所述执行模块（33）为执行电机，所述配水阀（34）为调节水嘴，所述压力测量短接和所述执行电机分别与所述控制电路电连接，所述执行电机与所述调节水嘴机械连接，所述调节水嘴的一端与所述第二腔室连通；

每个配水器（3）还包括存储模块（35）；

所述存储模块（35）与所述数据采集模块（31）电连接；

所述控制模块（32）还用于基于所述多个注水压力的变化趋势控制所述数据采集模块（31）采集相应配水器（3）的配水流量；

所述数据采集模块（31）还用于将采集的配水流量传输至所述存储模块（35）；

所述注水系统还包括流量检测计（8）和报警器（9）；

所述流量检测计（8）用于设置在所述执行器（2）的下游，所述流量检测计（8）和所述报警器（9）均与所述控制器（1）电连接；

所述流量检测计（8）用于检测所述注水管线内的注水流量，并将检测的注水流量传输至所述控制器（1），所述控制器（1）用于基于检测的注水流量和预先存储的设计流量控制所述报警器（9）报警；

所述控制器（1）中预先存储与每个所述配水器（3）对应的多个压力代码，以及每个压力代码标识与操作指令之间的对应关系，所述控制器（1）被配置为基于所述压力代码标识调取所述任一配水器的压力代码标识对应的目标压力代码，基于所述调取的目标压力代码，通过控制所述执行器（2）调整注水压力。

2.如权利要求1所述的注水系统，其特征在于，所述注水系统还包括压力检测计（7）；

所述压力检测计（7）用于设置在所述注水管线上，所述压力检测计（7）与所述控制器（1）电连接，所述压力检测计（7）用于检测所述注水管线内的注水压力，并将检测的注水压力传输至所述控制器（1）。

3.如权利要求1所述的注水系统，其特征在于，所述密封机构（5）为单向阀，所述单向阀的出口端与所述油管（6）的另一端连通。

4.一种注水方法，应用于权利要求1-3任一所述的注水系统，所述注水系统包括控制器、执行器和多个配水器，每个配水器均包括数据采集模块、控制模块和执行模块，每个所述配水器包括本体，所述本体内沿轴向设置有隔板，将所述本体分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的两端均与油管连通，形成过流通道，所述第二腔室的一端密封，另一端与所述油管连通形成注水腔室，所述数据采集模块包括压力测量短接，所述控制模块为控制电路，所述执行模块为执行电机，所述配水阀为调节水嘴，所述压力测量短接和所述执行电机分别与所述控制电路电连接，所述执行电机与所述调节水嘴机械连接，所述调节水嘴的一端与所述第二腔室连通；

其特征在于，所述方法包括：

对于所述多个配水器中的任一配水器，所述控制器调取预先存储的所述任一配水器对应的多个压力代码中的目标压力代码；

所述控制器基于所述目标压力代码控制所述执行器在预设时长内调整注水管线的注水压力；

所述数据采集模块在所述预设时长内采集多个注水压力，并将所述多个注水压力传输至所述控制模块；

所述控制模块接收到所述数据采集模块传输的所述多个注水压力时，确定所述多个注水压力的变化趋势；

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第一压力变化趋势时，基于预先存储的标准配注量间隔第一时长阈值通过所述执行模块调整相应地的配水器上配水阀的开度；

配水系统还包括流量检测计和报警器，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述流量检测计检测注水流量，并将检测的注水流量传输至所述控制器；

所述控制器确定检测的注水流量与预先存储的设计流量之间的流量差值，当所述控制器确定所述流量差值大于流量阈值时，控制所述报警器报警；

每个配水器还包括存储模块，其特征在于，所述方法还包括：

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第三压力变化趋势时，通过所述数据采集模块采集的相应配水器的配水流量，并将采集的配水流量传输至所述存储模块；

所述存储模块将接收到的配水流量作为标准配注量进行存储。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述控制模块确定所述多个注水压力的变化趋势满足第四压力变化趋势时，所述控制模块通过所述执行模块调整相应配水器上的配水阀全关。