CN114575803A - 一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具及其传输方法，油管的首端安装在井口处，油管的尾端安装圆堵，井下可充电工作筒设置在油管上，并通过油管下入至井下相应位置处，在油管的外壁与井筒的内壁之间设置封隔器，封隔器将油管的外壁与井筒的内壁之间的环空分隔为互不连通的三个注水层位，在每一个注水层位对应的油管上均设置一个井下可充电工作筒，在油管的内壁上部设置插入密封，电缆贯穿插入密封伸入油管内，在电缆的尾端设置放电短节，电缆的首端通过电缆绞车与地面控制器相连。本发明能够大大提高井下工作筒电池工作寿命，通过电缆作业即能够读取井下参数，操作简便、经济高效。

Description

一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具及其传输 方法

技术领域

本发明涉及油田注水井用的分层注水工艺技术领域，更具体地说涉及一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具及其传输方法。

背景技术

注水是油田开发中提高采收率、保持油田高产稳产的有效手段。目前，井下分层注水逐渐从传统的机械投捞式分层注水方法转为预置电缆式分层注水方法和无缆式分层注水方法。但目前，预置电缆式分层注水方法需要在井内下入较长的电缆，大大增加了施工成本和操作难度。同时，对于井斜较大的注水井，预置电缆式分层注水的可靠性受电缆保护效果影响较大，如果电缆保护失效会导致预置电缆式分层注水工艺的失败。无缆式分层注水方法不需要在井下下入电缆，通过压力波、电磁波、声波等进行信号传输，受井斜、井径影响较小，操作简单。但无缆式分层注水方法需要在井下工作筒上放置电池，无缆式分层注水工艺受井下工作筒电池电量影响较大，井下工作筒电池电量不足会导致无缆式分层注水工艺的失败。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，现有的分层注水工具存在受井下工作筒电池电量影响大，井下工作筒电池电量不足会导致无缆式分层注水工艺的失败的问题，提供了一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具及其传输方法，本发明能够大大提高井下工作筒电池工作寿命，通过电缆作业即能够读取井下参数，操作简便、经济高效。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，包括地面控制器、电缆绞车、电缆、放电短节、油管、插入密封、封隔器、井下可充电工作筒和圆堵，所述油管的首端安装在井口处，所述油管的尾端安装所述圆堵，所述井下可充电工作筒设置在所述油管上，并通过所述油管下入至井下相应位置处，在所述油管的外壁与井筒的内壁之间设置所述封隔器，所述封隔器将油管的外壁与井筒的内壁之间的环空分隔为互不连通的三个注水层位，分别为第一注水层位、第二注水层位和第三注水层位，在每一个注水层位对应的油管上均设置一个井下可充电工作筒，在所述油管的内壁上部设置所述插入密封，所述电缆贯穿所述插入密封伸入所述油管内，在所述电缆的尾端设置所述放电短节，所述电缆的首端通过所述电缆绞车与所述地面控制器相连，所述放电短节能够为所述井下可充电工作筒进行充电。

所述井下可充电工作筒包括工作筒本体、能量接收部分、信号发射部分、可充电电池、嵌入式处理器、流量计、压力计和流量调节机构，所述工作筒本体的首尾两端分别与所述油管相连，在所述工作筒本体的侧壁上由上至下依次设置所述能量接收部分、所述信号发射部分、所述可充电电池、所述压力计、所述嵌入式处理器、所述流量计和所述流量调节机构，所述能量接收部分是由能量感应线圈组成，在所述信号发射部分上安装有能产生交替变化磁场的电路，所述可充电电池为所述流量计、所述压力计和所述嵌入式处理器提供电能。

所述放电短节包括电缆头、能量发射部分和信号接收部分，所述电缆与所述电缆头相连，在所述电缆头的下方由上至下依次设置所述能量发射部分和所述信号接收部分，在所述能量发射部分上安装有能产生交替变化磁场的电路，在所述信号接收部分安装有信号感应线圈。

在所述电缆绞车和所述井口之间还设置有下滑轮和上滑轮，所述电缆依次经过所述下滑轮和所述上滑轮后经由所述插入密封与所述放电短节相连。

在所述井口处安装有防喷管。

一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具的传输方法，按照下述步骤进行：

步骤1，进行充电和信号传输时，井下可充电工作筒的能量接收部分与放电短节的能量发射部分对齐，井下可充电工作筒的信号发射部分与放电短节的信号接收部分对齐；

步骤2，进行充电时，地面控制器控制放电短节的能量发射部分产生交替变化的磁场，井下可充电工作筒的能量感应线圈内产生感应电动势，为井下可充电工作筒的可充电电池进行充电；

步骤3，信号传输时，井下可充电工作筒的信号发射部分产生交替变化的磁场，放电短节的信号感应线圈内产生感应电动势，地面控制器通过电缆上的感应电动势信号读取井下可充电工作筒的参数，所读取的参数包括流量、压力和井下可充电工作筒的电池电量。

本发明的有益效果为：本发明不需要在井下下入电缆，在每一个目的地层放置一个井下充电短节和一个可充电井下工作筒，即可实现多个地层的注水，减少了施工成本，降低了施工难度；当井下工作筒电池电量不足或需要读取井下工作筒参数时，通过电缆作业将放电短节下放至井下可充电工作筒上，利用放电短节对井下工作筒电池充电，同时进行信号传输，读取井下流量、压力等参数，操作简便、经济高效，可为油田提高采收率提供技术支持。

附图说明

图1为本发明的井下充电和信号传输管柱示意图；

图2为本发明的井下可充电工作筒示意图；

图3为本发明的放电短节示意图；

图4为本发明的放电短节和井下可充电工作筒配合示意图；

图中：1为地面控制器；2为电缆绞车；3为下滑轮；4为上滑轮；5为防喷管；6为井口；7为电缆；8为放电短节；9为油管；10为插入密封；11为封隔器；12为井下可充电工作筒；13为圆堵；I为第一注水层位；II为第二注水层位；III为第三注水层位；14为能量接收部分；15为能量感应线圈；16为信号发射部分；17为可充电电池；18为嵌入式处理器；19为流量计；20为流量调节机构；21为压力计；22为电缆头；23为能量发射部分；24为信号接收部分；25为信号感应线圈。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，包括地面控制器1、电缆绞车2、电缆7、放电短节8、油管9、插入密封10、封隔器11、井下可充电工作筒12和圆堵13，油管9的首端安装在井口6处，油管9的尾端安装圆堵13，井下可充电工作筒12设置在油管9上，并通过油管9下入至井下相应位置处，在油管9的外壁与井筒的内壁之间设置封隔器11，封隔器11将油管9的外壁与井筒的内壁之间的环空分隔为互不连通的三个注水层位，分别为第一注水层位I、第二注水层位II和第三注水层位III，在每一个注水层位对应的油管上均设置一个井下可充电工作筒12，在油管9的内壁上部设置插入密封10，电缆7贯穿插入密封10伸入油管9内，在电缆7的尾端设置放电短节8，电缆7的首端通过电缆绞车2与地面控制器1相连，放电短节8能够为井下可充电工作筒12进行充电。

井下可充电工作筒12包括工作筒本体、能量接收部分14、信号发射部分16、可充电电池17、嵌入式处理器18、流量计19、压力计21和流量调节机构20，工作筒本体的首尾两端分别与油管9相连，在工作筒本体的侧壁上由上至下依次设置能量接收部分14、信号发射部分16、可充电电池17、压力计21、嵌入式处理器18、流量计19和流量调节机构20，能量接收部分14是由能量感应线圈15组成，在信号发射部分16上安装有能产生交替变化磁场的电路，可充电电池17为流量计19、压力计21和嵌入式处理器18提供电能。

放电短节8包括电缆头22、能量发射部分23和信号接收部分24，电缆7与电缆头22相连，在电缆头22的下方由上至下依次设置能量发射部分23和信号接收部分24，在能量发射部分23上安装有能产生交替变化磁场的电路，在信号接收部分24安装有信号感应线圈25。

在电缆绞车2和井口6之间还设置有下滑轮3和上滑轮4，电缆7依次经过下滑轮3和上滑轮7后经由插入密封10与放电短节8相连。

在井口6处安装有防喷管5。

实施例二

一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具的传输方法，按照下述步骤进行：

步骤1，进行充电和信号传输时，井下可充电工作筒12的能量接收部分14与放电短节8的能量发射部分23对齐，井下可充电工作筒12的信号发射部分16与放电短节8的信号接收部分24对齐；

步骤2，进行充电时，地面控制器1控制放电短节8的能量发射部分23产生交替变化的磁场，井下可充电工作筒12的能量感应线圈15内产生感应电动势，为井下可充电工作筒12的可充电电池17进行充电；

步骤3，信号传输时，井下可充电工作筒12的信号发射部分15产生交替变化的磁场，放电短节8的信号感应线圈25内产生感应电动势，地面控制器1通过电缆7上的感应电动势信号读取井下可充电工作筒12的参数，所读取的参数包括流量、压力和井下可充电工作筒的电池电量。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，其特征在于：包括地面控制器、电缆绞车、电缆、放电短节、油管、插入密封、封隔器、井下可充电工作筒和圆堵，所述油管的首端安装在井口处，所述油管的尾端安装所述圆堵，所述井下可充电工作筒设置在所述油管上，并通过所述油管下入至井下相应位置处，在所述油管的外壁与井筒的内壁之间设置所述封隔器，所述封隔器将油管的外壁与井筒的内壁之间的环空分隔为互不连通的三个注水层位，分别为第一注水层位、第二注水层位和第三注水层位，在每一个注水层位对应的油管上均设置一个井下可充电工作筒，在所述油管的内壁上部设置所述插入密封，所述电缆贯穿所述插入密封伸入所述油管内，在所述电缆的尾端设置所述放电短节，所述电缆的首端通过所述电缆绞车与所述地面控制器相连，所述放电短节能够为所述井下可充电工作筒进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，其特征在于：所述井下可充电工作筒包括工作筒本体、能量接收部分、信号发射部分、可充电电池、嵌入式处理器、流量计、压力计和流量调节机构，所述工作筒本体的首尾两端分别与所述油管相连，在所述工作筒本体的侧壁上由上至下依次设置所述能量接收部分、所述信号发射部分、所述可充电电池、所述压力计、所述嵌入式处理器、所述流量计和所述流量调节机构，所述能量接收部分是由能量感应线圈组成，在所述信号发射部分上安装有能产生交替变化磁场的电路，所述可充电电池为所述流量计、所述压力计和所述嵌入式处理器提供电能。

3.根据权利要求2所述的一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，其特征在于：所述放电短节包括电缆头、能量发射部分和信号接收部分，所述电缆与所述电缆头相连，在所述电缆头的下方由上至下依次设置所述能量发射部分和所述信号接收部分，在所述能量发射部分上安装有能产生交替变化磁场的电路，在所述信号接收部分安装有信号感应线圈。

4.根据权利要求1所述的一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，其特征在于：在所述电缆绞车和所述井口之间还设置有下滑轮和上滑轮，所述电缆依次经过所述下滑轮和所述上滑轮后经由所述插入密封与所述放电短节相连。

5.根据权利要求1所述的一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具，其特征在于：在所述井口处安装有防喷管。

6.如权利要求1-5任一所述的一种可实现井下充电和信号传输的分层注水工具的传输方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，进行充电和信号传输时，井下可充电工作筒的能量接收部分与放电短节的能量发射部分对齐，井下可充电工作筒的信号发射部分与放电短节的信号接收部分对齐；

步骤2，进行充电时，地面控制器控制放电短节的能量发射部分产生交替变化的磁场，井下可充电工作筒的能量感应线圈内产生感应电动势，为井下可充电工作筒的可充电电池进行充电；

步骤3，信号传输时，井下可充电工作筒的信号发射部分产生交替变化的磁场，放电短节的信号感应线圈内产生感应电动势，地面控制器通过电缆上的感应电动势信号读取井下可充电工作筒的参数，所读取的参数包括流量、压力和井下可充电工作筒的电池电量。

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