CN115506747A - 一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，属于石油天然气开采技术领域。该方法包括步骤：节流工况时，确定预设开度，地面终端传送通过光纤将开度信号至控制系统，控制系统控制流体控制阀至指定开度，传感器反馈信号进行反馈控制，需要改变流体控制阀开度时，重复上述步骤；压裂工况时，确定压裂位置，数据采集系统监测井下工程参数，并通过光纤传输至地面终端，根据地面终端传来压裂位置信号，调整管串至压裂位置，控制系统调整流体控制阀至压裂开度，进行压裂施工，压裂完成后，调整管串至节流位置，继续进行采油采气节流作业。本发明能够同时进行节流和压裂两种功能，提高了采油采气效率和压裂效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程及天然气开采技术领域，具体涉及一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展及人民生活水平的提高，我国对能源的需求飞速增长，能源供需矛盾日益突出。我国深层页岩气储层具有构造复杂、层理/微裂缝发育、靶体薄、岩石可钻性差等世界罕见复杂特征，导致压裂效果和非均衡排采现象极其严重。
现有流体控制阀控制次数和时长有限、控制开度无法精确控制的技术难题制约了深层页岩气经济长效开发，同时，井下流体控制阀缺少相对应的实验方法，来评估流体控制阀节流效果，且由于现有“单井万方水、千方砂”的大排量体积压裂技术，因其需要较高的压裂裂缝内净压克服地应力差异对裂缝扩展形态的控制、压裂规模和能量过高，致使深层页岩气体积压裂面临诸多新的难题。
对于可同时节流和压裂的流体控制阀的现有技术中，在公开号为CN106197959A的专利中，对流体控制阀的开关时间进行了实验，但是没有精确对流体控制阀的开度进行测量，导致无法准确评估节流效果。而在公开号为CN107542937A的专利中，对流体控制阀的振动进行检测，判断流体控制阀的节流状态，但是并没有对流体控制阀的开度进行测量。上述专利中，均没有提及压裂功能。
综上所述，本发明提供一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，可以有效地提升了节流和压裂的效率，助力长水平井压裂增产改造、油气均衡排采实时监测和智能控制，有效延长深层页岩储层生产周期和提高长水平井油气综合开采效益，为油气开采智能化提供装备和技术支撑。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，解决现有技术中同时节流和压裂的流体控制阀存在的控制开度无法精确控制和压裂无法精准控制的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：
本发明实施例提供了一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其包括节流工况控制方法和压裂工况控制方法；
所述节流工况控制方法包括步骤：
S1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定流体控制阀所需要的节流预设开度；
S2：地面终端通过光纤将节流预设开度电信号传送至控制系统；
S3：控制系统根据节流预设开度电信号控制动力装置提供动力并将流体控制阀的开度调整至节流预设开度：
S4：通过流体控制阀中的位移传感器采集流体控制阀的节流实际开度，并将节流实际开度转化为电信号传递至控制系统；控制系统判断流体控制阀的节流实际开度是否达到节流预设开度，若是，流体控制阀继续进行节流作业，否则，控制系统调整流体控制阀的节流实际开度直至达到节流预设开度；
S5：当需要改变流体控制阀的节流开度时，重复步骤S1-S4；
所述压裂工况控制方法包括步骤：
A1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定压裂所需位置；
A2：利用数据采集系统实时监测井下工程参数，并通过光纤传输将井下工程参数至地面终端；
A3：动力钻具根据压裂位置信号和井下工程参数将管串调整至压裂位置；
A4：控制系统通过控制动力装置将流体控制阀调整至压裂开度，进行压裂施工；
A5：压裂完成后，调整管串至节流位置，继续进行采油采气节流作业。
本发明中的可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，通过位移传感器实时反应流体控制阀的开度现状，实现控制节流开度和压裂开度精确控制，有效地提升了节流和压裂的效率，助力长水平井压裂增产改造、油气均衡排采实时监测和智能控制，有效延长深层页岩储层生产周期和提高长水平井油气综合开采效益，为油气开采智能化提供装备和技术支撑。
进一步地，作为上述实施例的可选方案，所述流体控制阀包括筒壁上具有开口的控制阀外筒和控制阀内筒，所述控制阀外筒和控制阀内筒之间设置有安装环槽，所述安装环槽内滑动设置有内滑套，所述内滑套圆周外壁上设置有多个节流孔和压裂孔；
所述动力装置用于使内滑套沿自身长度方向滑动，以实现内滑套上的所述节流孔或压裂孔与控制阀外筒和控制阀内筒的开口连通，当节流孔或压裂孔与开口连通，即为流体控制阀节流开度或压裂开度。
作为上述实施例的可选方案，所述位移传感器的数量为两个，两个位移传感器均为磁致伸缩传感器，两个位移传感器设置于所述内滑套的一侧，两个位移传感器一端固定。另一端与内滑套的侧壁固定连接；两个位移传感器与所述控制系统电性连接。磁致伸缩传感器用于采集内滑套的位移，进而实现监测节流孔或压裂孔与开口连通情况，并将采集的电信号传递至控制系统，控制系统根据位移传感器采集的位置电信号进行反馈调节流体控制阀的节流开度和压裂开度，保证流体控制阀的开度控制的准确性。
作为上述实施例的可选方案，所述控制系统包括数据处理中心，所述数据处理中心通过光纤与所述地面终端和两个所述位移传感器电性连接。
进一步地，作为上述实施例的可选方案，所述控制系统还包括通过控制电路板与所述数据处理中心电性连接的二位四通电磁阀；
所述动力装置包括与所述安装槽两端连通的进油油路和回油油路；所述进油油路上设置有进油油箱、带有电机的液压泵和溢流阀，所述电机与所述数据处理中心电性连接；所述回油油路上设置有回油油箱；所述二位四通电磁阀与进油油路和回油油路接通。
所述数据处理中心发送信号至所述控制电路板，控制电路板控制所述二位四通阀的开启、关闭和改变液压油路中液压油的流向，从而所述控制流体控制阀进节流或压裂作业。
进一步地，作为上述实施例的可选方案，所述控制系统还包括与所述数据处理中心电性连接的二位二通电磁阀，所述二位二通电磁阀设置于所述二位四通电磁阀和回油油箱之间，二位二通电磁阀对回油油路进行稳压，以维持流体控制阀当前的工作状态。
进一步地，作为上述实施例的可选方案，所述内滑套的圆周外壁上周向均匀设置有6～8个所述节流孔和压裂孔。
本发明提供的上述一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法的主要有益效果在于：
1、本发明通过在流体控制阀中设置用于检测内滑套位置的位移传感器，并根据位移传感器采集的位置电信号进行反馈调节，提高了流体控制阀节流和压裂开度控制的准确性，有效地提升了节流和压裂的效率，助力长水平井压裂增产改造、油气均衡排采实时监测和智能控制。
2、本发明中的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，可根据采油采气现场实际作业情况，进行节流工况和压裂工况的实时切换，便于现场控制，降低了采油采气成本，同时，在压裂工作完成后，可以有效对储层流体进行节流，减少了采气管串下入频率，避免了原油原气的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法的流程框架示意图；
图2为一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法实际运用的结构示意图；
图3为流体控制阀的内部结构示意图；
图4为控制系统和动力装置的结构示意图；
其中，1、流体控制阀；2、地面终端；3、光纤；4、控制系统；5、动力装置；6、位移传感器；7、数据采集系统；8、动力钻具；9、内滑套； 10、控制阀外筒；11、控制阀内筒；401、二位四通电磁阀；402、控制电路板；403、二位二通电磁阀；404、数据处理中心；501、液压泵；502、电机；503、进油油箱；504、溢流阀；505、回油油箱；901、节流孔；902、压裂孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1～4所示，本发明的实施例提供了一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法；上述方法运用于可同时节流和压裂的流体控制阀控制系统；如图2所示，该可同时节流和压裂的流体控制阀控制系统包括流体控制阀1、地面终端2、光纤3、控制系统4、动力装置5、数据采集系统 7和动力钻具8，具体地，地面终端2设置在地面上，流体控制阀1、控制系统4、动力装置5、数据采集系统7和动力钻具8均设置于储层内部，地面终端2通过光纤3与控制系统4电性连接。地面终端2负责处理数据，光纤3传输井下数据至地面终端2，动力装置5为流体控制阀1提供动力源，数据采集系收集井下数据，动力钻具8拖动管串。
具体地，如图1所示，本发明中的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法包括节流工况控制方法和压裂工况控制方法，所述节流工况控制方法包括步骤：
S1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定流体控制阀1所需要的节流预设开度；
S2：地面终端2通过光纤3将节流预设开度电信号传送至控制系统4；
S3：控制系统4根据节流预设开度电信号控制动力装置5提供动力并将流体控制阀1的开度调整至节流预设开度：
S4：通过流体控制阀1中的位移传感器6采集流体控制阀1的节流实际开度，并将节流实际开度转化为电信号传递至控制系统4；控制系统4判断流体控制阀1的节流实际开度是否达到节流预设开度，若是，流体控制阀1继续进行节流作业，否则，控制系统4调整流体控制阀1的节流实际开度直至达到节流预设开度；
S5：当需要改变流体控制阀1的节流开度时，重复步骤S1-S4；
所述压裂工况控制方法包括步骤：
A1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定压裂所需位置；
A2：利用数据采集系统7实时监测井下工程参数，并通过光纤3传输将井下工程参数至地面终端2；
A3：动力钻具8根据压裂位置信号和井下工程参数将管串调整至压裂位置；
A4：控制系统4通过控制动力装置5将流体控制阀1调整至压裂开度，进行压裂施工；
A5：压裂完成后，调整管串至节流位置，继续进行采油采气节流作业。
通过位移传感器6实时反应流体控制阀1的开度现状，实现控制节流开度和压裂开度精确控制，有效地提升了节流和压裂的效率，助力长水平井压裂增产改造、油气均衡排采实时监测和智能控制，有效延长深层页岩储层生产周期和提高长水平井油气综合开采效益，为油气开采智能化提供装备和技术支撑。
如图3和图4所示，作为上述实施例的可选方案，所述流体控制阀1 包括筒壁上具有开口的控制阀外筒10和控制阀内筒11，所述控制阀外筒 10和控制阀内筒11之间设置有安装环槽，所述安装环槽内滑动设置有内滑套9，所述内滑套9圆周外壁上设置有多个节流孔901和压裂孔902。
具体地，内滑套9的圆周外壁上周向均匀设置有6～8个节流孔901和压裂孔902。
所述动力装置5用于使内滑套9沿自身长度方向滑动，以实现内滑套9 上的所述节流孔901或压裂孔902与控制阀外筒10和控制阀内筒11的开口连通，当节流孔901或压裂孔902与开口连通，即为流体控制阀1节流开度或压裂开度。
两个位移传感器6均为磁致伸缩传感器，两个位移传感器6设置于所述内滑套9的一侧，两个位移传感器6一端固定。另一端与内滑套9的侧壁固定连接；两个位移传感器6与所述控制系统4电性连接。磁致伸缩传感器用于采集内滑套9的位移，进而实现监测节流孔901或压裂孔902与开口连通情况，并将采集的电信号传递至控制系统4，控制系统4根据位移传感器6采集的位置电信号进行反馈调节流体控制阀1的节流开度和压裂开度，保证流体控制阀1的开度控制的准确性。
如图4所示，所述控制系统4包括数据处理中心404、通过控制电路板 402与所述数据处理中心404电性连接的二位四通电磁阀401和二位二通电磁阀403；所述数据处理中心404通过光纤3与所述地面终端2和两个所述位移传感器6电性连接。
所述动力装置5包括与所述安装槽两端连通的进油油路和回油油路；所述进油油路上设置有进油油箱503、带有电机502的液压泵501和溢流阀 504，所述电机502与所述数据处理中心404电性连接；所述回油油路上设置有回油油箱505；所述二位四通电磁阀401与进油油路和回油油路接通；二位二通电磁阀403设置于所述二位四通电磁阀401和回油油箱505之间。
所述数据处理中心404发送信号至所述控制电路板402，控制电路板 402控制所述二位四通阀的开启、关闭和改变液压油路中液压油的流向，从而所述控制流体控制阀1进节流或压裂作业。
在本实施例中，进油油路与内滑套9左侧和安装槽之间的空间进行连通，回油油路与内滑套9右侧和安装槽之间的空间进行连通，节流孔901 和压裂孔902分别设置于开口的左端和右端，在节流工况控制方法中，需要节流孔901与开口连通，以实现将流体控制阀1中的气体和石油通过节流孔901和开口导出，可以通过数据处理中心404发送信号至控制电路板 402，控制电路板402控制液压泵501和二位四通电磁阀401打开，液压泵 501向进油油路泵送液压油，对内滑套9施加向右方向的推力，内滑套9向右滑动，直至节流孔901和开口重合至预设程度后(即调整流体控制阀1 至节流预定开度后)，控制电路板402关闭液压泵501和二位二通电磁阀 403，二位二通电磁阀403对回油油路进行稳压，以维持流体控制阀1当前的工作状态。
在节流工况控制方法中，需要压裂孔902与开口连通，控制电路板402 控制液压泵501打开和二位四通电磁阀401改变液压油路中液压油的流向，液压泵501向回油油路泵送液压油，对内滑套9施加向左方向的推力，内滑套9向左滑动，直至压裂孔902和开口重合至预设程度后(即调整流体控制阀1至压裂开度后)，控制电路板402关闭液压泵501和二位二通电磁阀403，二位二通电磁阀403对回油油路进行稳压，以维持流体控制阀1 当前的工作状态，进行压裂施工。
本发明通过在流体控制阀1中设置用于检测内滑套9位置的位移传感器6，并根据位移传感器6采集的位置电信号进行反馈调节，提高了流体控制阀1节流和压裂开度控制的准确性，可根据采油采气现场实际作业情况，进行节流工况和压裂工况的实时切换，便于现场控制，降低了采油采气成本，有效地提升了节流和压裂的效率，助力长水平井压裂增产改造、油气均衡排采实时监测和智能控制，在压裂工作完成后，可以有效对储层流体进行节流，减少了采气管串下入频率，避免了原油原气的损失。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，包括节流工况控制方法和压裂工况控制方法；
所述节流工况控制方法包括步骤：
S1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定流体控制阀(1)所需要的节流预设开度；
S2：地面终端(2)通过光纤将节流预设开度电信号传送至控制系统(4)；
S3：控制系统(4)根据节流预设开度电信号控制动力装置(5)提供动力并将流体控制阀(1)的开度调整至节流预设开度：
S4：通过流体控制阀(1)中的位移传感器(6)采集流体控制阀(1)的节流实际开度，并将节流实际开度转化为电信号传递至控制系统(4)；控制系统(4)判断流体控制阀(1)的节流实际开度是否达到节流预设开度，若是，流体控制阀(1)继续进行节流作业，否则，控制系统(4)调整流体控制阀(1)的节流实际开度直至达到节流预设开度；
S5：当需要改变流体控制阀(1)的节流开度时，重复步骤S1-S4；
所述压裂工况控制方法包括步骤：
A1：储层参数评价，根据油气埋藏深度、储层厚度、地层倾角、热能参数、传热参数，确定压裂所需位置；
A2：利用数据采集系统(7)实时监测井下工程参数，并通过光纤(3)传输将井下工程参数至地面终端(2)；
A3：动力钻具(8)根据压裂位置信号和井下工程参数将管串调整至压裂位置；
A4：控制系统(4)通过控制动力装置(5)将流体控制阀调整至压裂开度，进行压裂施工；
A5：压裂完成后，调整管串至节流位置，继续进行采油采气节流作业。
2.根据权利要求1所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述流体控制阀(1)包括筒壁上具有开口的控制阀外筒(10)和控制阀内筒(11)，所述控制阀外筒(10)和控制阀内筒(11)之间设置有安装环槽，所述安装环槽内滑动设置有内滑套(9)，所述内滑套(9)圆周外壁上设置有多个节流孔(901)和压裂孔(902)；
所述动力装置(5)用于使内滑套(9)沿自身长度方向滑动，以实现内滑套(9)上的所述节流孔(901)或压裂孔(902)与控制阀外筒(10)和控制阀内筒(11)的开口连通。
3.根据权利要求2所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述位移传感器(6)的数量为两个，两个位移传感器(6)均为磁致伸缩传感器，两个位移传感器(6)设置于所述内滑套(9)的一侧，两个位移传感器(6)一端固定。另一端与内滑套(9)的侧壁固定连接；
两个位移传感器(6)与所述控制系统(4)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述控制系统(4)包括数据处理中心(404)，所述数据处理中心(404)通过光纤(3)与所述地面终端(2)和两个所述位移传感器(6)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述控制系统(4)还包括通过控制电路板(402)与所述数据处理中心(404)电性连接的二位四通电磁阀(401)；
所述动力装置包括与所述安装槽两端连通的进油油路和回油油路；所述进油油路上设置有进油油箱(503)、带有电机(502)的液压泵(501)和溢流阀(504)，所述电机(502)与所述数据处理中心(404)电性连接；
所述回油油路上设置有回油油箱(505)；所述二位四通电磁阀(401)与进油油路和回油油路接通。
6.根据权利要求5所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述控制系统(4)还包括与所述数据处理中心(404)电性连接的二位二通电磁阀(403)，所述二位二通电磁阀(403)设置于所述二位四通电磁阀(401)和所述回油油箱(505)之间。
7.根据权利要求6所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述数据处理中心(404)发送信号至所述控制电路板(402)，控制电路板(402)控制所述二位四通阀(401)的开启和关闭，从而所述控制流体控制阀(1)进节流或压裂作业；所述二位二通电磁阀(403)对回油油路进行稳压。
8.根据权利要求2所述的一种可同时节流和压裂的流体控制阀控制方法，其特征在于，所述内滑套(9)的圆周外壁上周向均匀设置有6～8个所述节流孔(901)和压裂孔(902)。
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