CN114575808A - 溶液浓度的调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种溶液浓度的调节装置及方法，涉及三次采油作业领域。该装置包括：注聚主干线、注聚支线、聚合物溶液自控仪、注水主干线、注水支线、采出水流量分配器、加药器和注聚井；注聚支线对应至少两个注入井中的目标注入井；注水支线对应目标注入井；聚合物溶液自控仪连接在注聚主干线与注聚支线之间；采出水流量分配器连接在注水主干线与注水支线之间；加药器贯通连接注聚支线、注水支线以及与目标注入井的注聚井。通过设置聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器，实现针对每个注入井以独立的溶液浓度进行注入的方案，提高了干线内注入液浓度调节的效率以及准确率。

Description

溶液浓度的调节装置及方法

技术领域

本公开实施例涉及三次采油作业领域，特别涉及一种溶液浓度的调节装置及方法。

背景技术

在三次采油作业过程中，聚合物驱为作业中的主体技术，聚合物驱是指向地层中注入聚合物进行驱油的一种增产措施，它主要靠增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，从而扩大波及体积。

相关技术中，在注水开发中后期老油田被广泛应用，聚合物溶液目前多采用在配注站配制完成后，利用注聚泵升压并通过管线输送至不同的注入井口，从而实现聚合物驱。

然而，通过上述方式实现聚合物驱时，一泵多井注入工艺输送的聚合物溶液，受工艺条件限制，同一干线内的各注入井溶液浓度相同，无法满足不同注入井浓度差异注入的需要。

发明内容

本公开实施例提供了一种溶液浓度的调节装置及方法，能够满足不同注入井的浓度差异要求。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种溶液浓度的调节装置，所述调节装置包括：注聚主干线、注聚支线、聚合物溶液自控仪、注水主干线、注水支线、采出水流量分配器、加药器和注聚井；

所述注聚主干线经过至少两个注入井，所述注聚支线对应所述至少两个注入井中的目标注入井；所述注水主干线经过所述至少两个注入井，所述注水支线对应所述目标注入井；

所述聚合物溶液自控仪连接在所述注聚主干线与所述注聚支线之间，所述聚合物溶液自控仪调节为与所述目标注入井对应的溶液流量；

所述采出水流量分配器连接在所述注水主干线与所述注水支线之间，所述采出水流量分配器调节为与所述目标注入井对应的采出水流量；

所述加药器贯通连接所述注聚支线、所述注水支线以及与所述目标注入井的所述注聚井。

在一个可选的实施例中，所述注聚主干线的入液口与注聚泵连接；

所述注水主干线的入水口与注水泵连接。

在一个可选的实施例中，所述加药器包括混合腔和低剪切静混器；

所述注聚支线的出液口与所述低剪切静混器连接，所述低剪切静混器的出液口与所述注聚井连接；

所述混合腔内的所述低剪切静混器上具有混液孔；

所述注水支线的出水口与所述混合腔连接。

在一个可选的实施例中，所述混合腔的内径与所述目标注入井的井口管线同径。

在一个可选的实施例中，所述混液孔在所述低剪切静混器上阵列排布；

响应于所述混合腔内具有所述采出水，所述混合腔内的所述采出水通过所述混液孔与所述低剪切静混器内的聚合物溶液混合。

在一个可选的实施例中，所述低剪切静混器上阵列排布有圆孔作为所述混液孔。

在一个可选的实施例中，所述溶液流量与所述采出水流量混合得到的混合液与所述目标注入井要求溶液浓度对应。

在一个可选的实施例中，所述注聚井与所述目标注入井连通；

所述注聚井内的混合液用于注入所述目标注入井。

在一个可选的实施例中，所述至少两个注入井中每个注入井对应独立的要求溶液浓度。

另一方面，提供了一种溶液浓度的调节方法，应用于计算机设备，所述计算机设备与聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器连接，所述方法包括：

确定目标注入井的要求混合溶液浓度；

基于所述要求混合溶液浓度确定溶液流量和采出水流量；

向所述聚合物溶液自控仪发送第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述溶液流量；

向所述采出水流量分配器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于指示所述采出水流量。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过设置注聚主干线、注水主干线、注聚支线、注水支线，以及设置聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器，针对每个注入井独立设置溶液分配分支，从而实现针对每个注入井以独立的溶液浓度进行注入的方案，提高了干线内注入液浓度调节的效率以及准确率，实现注入液注入井的个性化注入。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是本公开一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节装置的结构框图；

图2是本公开另一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节装置的结构框图；

图3是本公开一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节方法的流程图；

图4是本公开另一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节装置的结构框图。

具体实施方式

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

聚合物驱是指向地层中注入聚合物进行驱油的一种增产措施。在宏观上，它主要靠增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，从而扩大波及体积；在微观上，聚合物由于其固有的粘弹性，在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用，增加了携带力，提高了微观洗油效率。

聚合物驱主要存在两方面的作用：1、流度控制作用；2、调剖作用。

其中，流度控制作用是聚合物驱油的重要机理之一，对于均质油层，在通常水驱油条件下，由于注入水的粘度往往低于原油粘度，驱油过程中油水流度比不合理，导致采出液中含水率上升很快，过早地达到采油经济所允许的极限含水率的结果，使得实际获得的驱油效率远远小于极限驱油效率。向油层注入聚合物的结果，可使驱油过程中的油水流度比大大改善，从而延缓了采出液中的含水上升速度，使实际驱油效率更接近极限驱油效率，甚至达到极限驱油效率。

调剖作用是指调整吸水剖面，扩大波及体积，因为在聚合物的调剖作用下，油层水淹体积的扩大，将在油层的未见水层段中采出无水原油。这就是说，油层水淹孔隙体积扩大多少，采出油的体积也就增加多少。

聚合物驱作为三次采油方面主体技术，目前在注水开发中后期老油田被广泛应用，聚合物溶液目前多采用在配注站配制完成后，利用注聚泵升压并通过管线输送至不同的注入井口。

在实际注入过程中，一泵多井注入工艺输送的聚合物溶液，受工艺条件限制，同一干线内的各注入井溶液浓度相同，无法满足不同注入井浓度差异注入的需要。为了实现同一干线内各注入井个性化注入的需求，采用单泵对单井的注入方式虽可以满足，但其工艺注入管线繁杂、占地面积大、投资高。

因此，上述同一干线内注入工艺注入液浓度调节仍存在一定的局限性。

针对上述问题，本公开实施例中提供了一种溶液浓度的调节装置，示意性的，如图1所示，该装置中包括：聚合物溶液分支110，其中包括注聚主干线111、注聚支线112、聚合物溶液自控仪113、采出水分支120，其中包括，注水主干线121、注水支线122、采出水流量分配器123，该装置还包括加药器130和注聚井140。

其中，注聚主干线111经过至少两个注入井，也即，注聚主干线111为至少两个注入井提供聚合物溶液。注聚支线112对应至少两个注入井中的目标注入井，也即注聚主干线111经过该目标注入井，并为目标注入井提供聚合物溶液，其中，在注聚主干线111经过目标注入井时，分支处一个注聚支线112，注聚主干线111通过注聚支线112向目标注入井提供聚合物溶液。

类似的，注水主干线121经过至少两个注入井，也即，注水主干线121为至少两个注入井提供采出水。注水支线122对应至少两个注入井中的目标注入井，也即注水主干线121经过目标注入井，并为目标注入井提供采出水。其中，在注水主干线121经过目标注入井时，分支处一个注水支线122，注水主干线122通过注水支线122向目标注入井提供采出水。

值得注意的是，上述注聚主干线111和注水主干线121为两条并列同步的干线，也即注聚主干线111为n个注入井提供聚合物溶液，注水主干线121为同样的n个注入井提供采出水；或者，上述注聚主干线111和注水主干线121为两条独立干线，也即注聚主干线111为n个注入井提供聚合物溶液，注水主干线121为m个注入井提供采出水，且n个注入井和m个注入井中至少包括目标注入井为注聚主干线111和注水主干线121共同提供的注入井，n和m皆为正整数。本公开实施例中，以注聚主干线111和注水主干线121为两条并列同步的干线为例进行说明。

聚合物溶液自控仪113连接在注聚主干线111和注聚支线112之间，聚合物溶液自控仪113调节为与目标注入井对应的溶液流量。也即，通过聚合物溶液自控仪113的流量控制，流入注聚支线112的聚合物溶液的流量是根据目标注入井的溶液浓度要求确定的。

类似的，采出水流量分配器123连接在注水主干线121和注水支线122之间，采出水流量分配器123调节为与目标注入井对应的采出水流量。也即，通过采出水流量分配器123的流量控制，流入注水直线122的采出水的流量是根据目标注入井的溶液浓度要求确定的。

加药器130贯通连接注聚支线112、注水支线122以及目标注入井的注聚井140。

在一些实施例中，注聚支线112中的聚合物溶液与注水支线122中的采出水在加药器130中进行融合，并注入至注聚井140中，从而从注聚井140中将混合溶液注入目标注入井中，实现三次采油中的至少一次采油。

综上所述，本公开实施例中提供的溶液浓度的调节装置，通过设置注聚主干线、注水主干线、注聚支线、注水支线，以及设置聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器，针对每个注入井独立设置溶液分配分支，从而实现针对每个注入井以独立的溶液浓度进行注入的方案，提高了干线内注入液浓度调节的效率以及准确率，实现注入液注入井的个性化注入。

在一个可选的实施例中，如图2所示，注聚主干线111的入液口与注聚泵114连接，注水主干线121的入水口与注水泵124连接。

在一些实施例中，加药器130中包括混合腔131和低剪切静混器132；其中，注聚支线112的出液口与低剪切静混器132连接，低剪切静混器132的出液口与注聚井140连接。

混合腔131内的低剪切静混器132上具有混液孔133，注水支线122的出水口与混合腔131连接。

在一些实施例中，以聚合物溶液自控仪113为例进行说明，聚合物溶液自控仪113中包括流量计、智能控制器、流量控制阀以及电动执行器等结构元件，可选地，聚合物溶液自控仪113中还包括信号线，用于接收外部传输信号，并根据外部传输信号确定流量控制要求。聚合物溶液自控器113接收到外部输入信号后，通过智能控制器确定控制逻辑，并向电动执行器发送控制信号，从而电动执行器通过电动结构对流量控制阀进行控制，从而实现对聚合物溶液的流量控制。在一些实施例中，流量计还用于在流量控制过程中对当前的聚合物溶液流量进行确定，并传输至智能控制器进行显示。

在一些实施例中，上述说明是以聚合物溶液自控仪为例进行说明，采出水流量分配器的实现原理与上述聚合物溶液自控仪的实现原理相同或者不同，本公开对此不加以限定。

结合上述结构，对本公开实施例提供的溶液浓度的调节装置的原理进行说明：

聚合物溶液分支中，聚合物溶液由注聚主干线111中开始进行运输，且由启动后的注聚泵114升压，经高压注入注聚主干线111并输送进入各个支线，其中包括上述注聚支线112；采出水分支中，采出水由注水主干线121中开始运输，且由启动后的注水泵124升压，经高压注入注水主干线121，并输送进入各个支线，其中包括上述注水支线122。

聚合物溶液在注聚支线112中运输时，经过聚合物溶液自控仪113进行聚合物溶液的流量控制，并将流量控制后的聚合物溶液继续通过注聚支线112运输至加药器130中，其中，聚合物溶液在加药器130中通过与注聚支线112连接的低剪切静混器132运输，且低剪切静混器132上具有混液孔133。

采出水在注水直线122中运输时，经过采出水流量分配器123进行采出水的流量控制，并将流量控制后的采出水继续通过注水直线122运输至加药器130中，其中，采出水注入至加药器130的混合腔131内，混合腔131闭合包围在低剪切静混器132的外围，也即，混合腔131的两侧圆形区域包围低剪切静混器132呈同心圆结构，而同心圆结构的外圆连接形成圆筒，最终形成具有腔体结构的混合腔131。

采出水注入至混合腔131的腔体内，低剪切静混器132内运输的聚合物溶液与采出水通过混液孔133进行混合，得到混合液，并继续将混合液通过低剪切静混器132运输至注聚井140，从而通过注聚井140将混合液注入至目标注入井。

也即，整体而言，高浓度聚合物母液由注聚泵升压，经高压注入干线输送进入各注入支线后，经过聚合物溶液流量自控仪，自动调节将一定量的聚合物母液与由注水泵升压后通过注水干线及注水支线、采出水自动流量调节分配器后的定量的采出水，在各注入井口按照单井溶液目标浓度，在加药器充分混合均匀后注入到各注聚井，可实现同一区块内多口注入井实现各井按照不同注入浓度自动可调并均匀注入，提升了一泵多井注入工艺的适应性。其中加药器由低剪切静混器、高压来水管线和混合腔组成，加药器混合腔内径与井口管线同径，有效降低因变径造成的聚合物剪切，同时混合腔均匀分布圆孔，确保聚合物溶液与采出水均匀混配。

在一些实施例中，和混合腔131的内径与目标注入井的井口管线同径。

可选地，混液孔133在低剪切静混器132上阵列排布，响应于混合腔131内具有采出水，混合腔131内的采出水通过混液孔133与低剪切静混器132内的聚合物溶液混合。

示意性的，如图2所示，低剪切静混器132上阵列排布有圆孔作为混液孔133。

溶液流量与采出水流量混合得到的混合液与目标注入井要求溶液浓度对应，也即，经过聚合物溶液自控仪113控制得到的溶液流量，以及经过采出水流量分配器123控制得到的采出水流量混合得到的溶液浓度，即为符合目标注入井需求的要求溶液浓度。

在一些实施例中，注聚井140与目标注入井连通，注聚井内的混合液用于注入目标注入井。

可选地，至少两个注入井中每个注入井对应独立的要求溶液浓度；或者，至少两个注入井中存在两个注入井对应的要求溶液浓度不同。

在一些实施例中，至少两个注入井中存在两个注入井对应的要求溶液浓度相同，则可以为两个注入井设置同一组溶液分支，并在溶液混合后，即将混合液通过分支分别输入至两个注入井分别对应的注聚井中。

油田化学驱一泵多井注入工艺条件下，高浓度聚合物母液由注聚泵升压后，经高压注入干线输送进入各注入支线后，经过聚合物溶液流量自控仪，自动调节将一定量的聚合物母液与由注水泵升压后通过注水干线及注水支线、采出水自动流量分配器后的一定量的采出水，在各注入井口按照单井溶液目标浓度，并通过加药器充分混合均匀后注入到各注入井，可实现同一干线内多口注入井实现各井按照不同注入浓度自动可调并均匀注入。本发明所述的工艺和方法可以减少工艺流程、占地面积和总体投入，实现同一干线注入工艺条件下，各单井个性化注入，工艺简单、参数稳定及自动化程度高。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果或优点：

1、可以减少占地面积和工程投资；

2、一泵多井注入工艺条件下，可以实现注入井个性化注入；

3、可以实现溶液流量的就地闭环控制和远程监控；

4、便于现场管理。

图3是本公开一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节方法的流程图，以该方法应用于计算机设备中为例进行说明，该计算机设备与聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器连接。如图3所示，该方法包括：

步骤301，确定目标注入井的要求混合溶液浓度。

可选地，每个注入井都对应预先设置有要求混合液浓度。在一些实施例中，一组注入井对应设置有一个要求混合液浓度。

在向目标注入井注入混合液时，首先需要确定该目标注入井对应的要求混合溶液浓度，从而基于要求混合溶液浓度向目标注入井注入符合要求的混合液。

步骤302，基于要求混合溶液浓度确定溶液流量和采出水流量。

其中，本实施例中，以计算机设备基于要求混合溶液浓度确定聚合物溶液的流量和采出水的流量为例进行说明。

在一些实施例中，计算机设备仅需要确定目标注入井对应的要求混合溶液浓度，并将要求混合溶液浓度发送至聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器即可。

可选地，在确定目标注入井的要求混合溶液浓度后，基于要求混合溶液浓度以及对目标注入井的混合液灌注总量，确定其中聚合物溶液的溶液流量，以及确定采出水的采出水流量。

将溶液流量对应的聚合物溶液，和采出水流量对应的采出水混合后，即得到要求混合溶液浓度对应的混合液。

其中，聚合物溶液和采出水为持续注入并混合的，也即持续得到混合液注入至目标注入井内。

在一些实施例中，再打开注聚泵和注水泵时，则将聚合物溶液经高压注入注聚主干线，将采出水经高压注入注水主干线，并运输至主干线和支线中流通的位置。在一些实施例中，聚合物溶液自控仪的初始控制参数为0，采出水流量分配器的初始控制参数也为0，当计算机设备确定聚合物溶液的溶液流量，以及确定采出水的采出水流量后，向聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器指示溶液流量以及指示采出水流量后，聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器开闸进行溶液的输送和混合。

步骤303，向聚合物溶液自控仪发送第一控制信号，第一控制信号用于指示溶液流量。

在一些实施例中，计算机设备与聚合物溶液自控仪通过有线网络连接，或者，通过无线网络连接。第一控制信号为数字信号，或，逻辑信号。

计算机设备向聚合物溶液自控仪发送第一控制信号后，根据第一控制信号进行溶液流量的控制，如：通过开闸或者闭闸的方式控制从聚合物溶液自控仪通过的聚合物溶液的流量。

步骤304，向采出水流量分配器发送第二控制信号，第二控制信号用于指示采出水流量。

在一些实施例中，计算机设备与采出水流量分配器通过有线网络连接，或者，通过无线网络连接。第二控制信号为数字信号，或，逻辑信号。

计算机设备向采出水流量分配器发送第二控制信号后，根据第二控制信号进行采出水流量的控制，如：通过开闸或者闭闸的方式控制从采出水流量分配器通过的采出水的流量。

当聚合物溶液自控仪完成对聚合物溶液的流量控制，以及当采出水流量分配器完成对采出水的流量控制后，从聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器输出的聚合物溶液和采出水混合后即得到混合液，并将混合液注入注聚井，从而由注聚井注入目标注入井。

其中，当聚合物溶液自控仪完成对聚合物溶液的流量控制，以及当采出水流量分配器完成对采出水的流量控制后，聚合物溶液和采出水在加药器中进行混合，得到混合液。

综上所述，本公开实施例中提供的溶液浓度的调节方法，通过设置注聚主干线、注水主干线、注聚支线、注水支线，以及设置聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器，针对每个注入井独立设置溶液分配分支，从而实现针对每个注入井以独立的溶液浓度进行注入的方案，提高了干线内注入液浓度调节的效率以及准确率，实现注入液注入井的个性化注入。

图4是本公开另一个示例性实施例提供的溶液浓度的调节装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：

确定模块410，用于确定目标注入井的要求混合溶液浓度；

确定模块410，还用于基于所述要求混合溶液浓度确定溶液流量和采出水流量；

发送模块420，用于向所述聚合物溶液自控仪发送第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述溶液流量；

发送模块420，还用于向所述采出水流量分配器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于指示所述采出水流量。

综上所述，本公开实施例中提供的溶液浓度的调节装置，通过设置注聚主干线、注水主干线、注聚支线、注水支线，以及设置聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器，针对每个注入井独立设置溶液分配分支，从而实现针对每个注入井以独立的溶液浓度进行注入的方案，提高了干线内注入液浓度调节的效率以及准确率，实现注入液注入井的个性化注入。

整体而言，高浓度聚合物母液由注聚泵升压，经高压注入干线输送进入各注入支线后，经过聚合物溶液流量自控仪，自动调节将一定量的聚合物母液与由注水泵升压后通过注水干线及注水支线、采出水自动流量调节分配器后的定量的采出水，在各注入井口按照单井溶液目标浓度，在加药器充分混合均匀后注入到各注聚井，可实现同一区块内多口注入井实现各井按照不同注入浓度自动可调并均匀注入，提升了一泵多井注入工艺的适应性。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溶液浓度的调节装置，其特征在于，所述调节装置包括：注聚主干线、注聚支线、聚合物溶液自控仪、注水主干线、注水支线、采出水流量分配器、加药器和注聚井；

所述注聚主干线经过至少两个注入井，所述注聚支线对应所述至少两个注入井中的目标注入井；所述注水主干线经过所述至少两个注入井，所述注水支线对应所述目标注入井；

所述聚合物溶液自控仪连接在所述注聚主干线与所述注聚支线之间，所述聚合物溶液自控仪调节为与所述目标注入井对应的溶液流量；

所述采出水流量分配器连接在所述注水主干线与所述注水支线之间，所述采出水流量分配器调节为与所述目标注入井对应的采出水流量；

所述加药器贯通连接所述注聚支线、所述注水支线以及与所述目标注入井的所述注聚井。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述注聚主干线的入液口与注聚泵连接；

所述注水主干线的入水口与注水泵连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加药器包括混合腔和低剪切静混器；

所述注聚支线的出液口与所述低剪切静混器连接，所述低剪切静混器的出液口与所述注聚井连接；

所述混合腔内的所述低剪切静混器上具有混液孔；

所述注水支线的出水口与所述混合腔连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述混合腔的内径与所述目标注入井的井口管线同径。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述混液孔在所述低剪切静混器上阵列排布；

响应于所述混合腔内具有所述采出水，所述混合腔内的所述采出水通过所述混液孔与所述低剪切静混器内的聚合物溶液混合。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述低剪切静混器上阵列排布有圆孔作为所述混液孔。

7.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，

所述溶液流量与所述采出水流量混合得到的混合液与所述目标注入井要求溶液浓度对应。

8.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，

所述注聚井与所述目标注入井连通；

所述注聚井内的混合液用于注入所述目标注入井。

9.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，

所述至少两个注入井中每个注入井对应独立的要求溶液浓度。

10.一种溶液浓度的调节方法，其特征在于，应用于计算机设备，所述计算机设备与聚合物溶液自控仪和采出水流量分配器连接，所述方法包括：

确定目标注入井的要求混合溶液浓度；

基于所述要求混合溶液浓度确定溶液流量和采出水流量；

向所述聚合物溶液自控仪发送第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述溶液流量；

向所述采出水流量分配器发送第二控制信号，所述第二控制信号用于指示所述采出水流量。

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