CN115992674B - 一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开发用生产管柱及使用方法，具体涉及一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱。所述生产管柱包括电泵悬重筒，电泵机组，电泵电缆，信号电缆，安全阀，过电缆封隔器，液压传导接头，单流阀，液压引流装置，若干个压缩型封隔器，若干个测控装置，油管，丝堵，传压管线。本发明所述管柱具有能够实现海上油田电泵举升井的多层分层实时测控功能，提高油井利用效率克服海上应用规模较大的电泵举升井无法实现悬挂分层管柱配套压缩型封隔器的坐封而实现分层的问题，应用范围较广。

Description

一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱及使用方法

技术领域

本发明涉及石油开发用生产管柱，具体涉及一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱及使用方法。

背景技术

目前海上油田开发受钻井和修井作业费用高，同一采油平台井眼布置数量有限，需要配备相当数量的采油平台才能完成注采井眼配置等影响，注采井网不完善已成为制约其采收率提高的重要因素之一，严重影响了海上油田的开发效率。尽管海上注水井已实现了按层需要配水量的分层补充地层能量注水，但由于海上油井还大多采用电泵举升与全井合采的开发方式，层间差异大的多油层井其各层段注水时效和见水时间不同，注采对应率低、非主力层储量动用率低的层间矛盾依然存在，直接影响着采油速度和油田开发效益的提高，这是海上多油层井电泵举升采油待解决的技术难题。合理的多层实时分层测控工艺以及加强其集成应用，可有效的减缓层间矛盾对采油的影响，改善层间动用状况，达到高效挖潜剩余油藏的目的。

中国实用新型专利CN 204492776 U公开了一种在线调节分层开采生产管柱，可以不动管柱实现油井换层采油，有效地控制生产油层的联通或关闭状态，解决多油层长井段油井的分层开采难题，但该管柱采用密封插头配合的分层方式，此类管柱在下入分层调节管柱前，还需要先下入带有配套密封插头相配套的密封筒，现场施工工序多、工艺复杂，仅可实现两到三层的分层调控，且后期因地质开发方案变动调整分采层数而需要改变分隔位置时，需要把工作筒捞出重置，费时费力。

中国实用新型专利CN 203685147 U公开了海上分层防砂分层采油分层测试一体化管柱，实现油层选择性生产，有效缓解层间矛盾对油井产能影响的管柱。该一体化管柱利用三根传压管线和一根信号光纤传输信号的方式，需要下入井内的线缆较多，成本高、施工风险大，且利用传压管线控制的井下开关仅能实现开与关状态的变化，不能根据生产动态的变化实时调控，自动化程度低。

中国发明专利CN107420084B公开了一种可悬挂式的实时调控井下气液分离组合举升系统，包括油管，所述油管连接有悬挂式三通总成，所述悬挂式三通总成内设置有射流泵举升系统，所述悬挂式三通总成的下端第一端口悬挂有电泵举升系统总成，其下端第二端口通过采气油管连接有气液分离系统总成；还包括位于地面的流量控制阀和可视化控制装置；所述可视化控制装置与电泵举升系统总成、气液分离系统总成和流量控制阀相连接。该发明建立了电泵+射流泵组合举升系统无需外来高压动力液，利用流经电泵的高压富液流作为动力液抽吸所分离的富气流而举升至井口。但该发明仅实现了井下气液分采，拓宽了常规电泵在高含气量油井井况中的应用范围，并未实现分层生产解决海上油田出砂油井层间差异的难题。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，减缓海上油田的层间矛盾对采油的影响来提高开发效果。

发明内容

本发明主要目的在于一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱及使用方法，所述管柱能够实现海上油田电泵举升井进行多层段分层，并进行实时测控，减缓海上油田的层间矛盾对采油的影响，克服了现有技术中存在的缺点和不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，其包括电泵悬重筒，电泵机组，电泵电缆，信号电缆，安全阀，过电缆封隔器，液压传导接头，单流阀，液压引流装置，若干个压缩型封隔器，若干个测控装置，油管，丝堵，传压管线；安全阀、过电缆封隔器、液压传导接头、单流阀、电泵悬重筒、液压传导接头、液压引流装置、压缩型封隔器、测控装置、丝堵，自上而下依次连接；电泵机组放置在电泵悬重筒内，电泵机组外侧连接电泵电缆，所述若干个测控装置通过信号电缆串联；两个液压传导接头间通过传压管线连通，传压管线设置在电泵悬重筒外侧。通过传压管线完成电泵机组下端的压缩型封隔器液压传导，实现管柱整体一次加压多层实时分层测控安全生产管柱封隔器全部坐封分隔。所述信号电缆设置在油管外侧串联多个需要分采层段相应位置的测控装置，利用一根信号电缆实现多个测控装置的实时测控。

进一步地，电泵悬重筒为内管、外管双层结构，电泵机组设置在在内管上，电泵悬重筒外管设置有对称的进液槽，为电泵机组提供液体流动通道。

更进一步地，所述电泵悬重筒上端设置有电缆穿越孔，电泵机组引出的电泵电缆可以从电缆穿越孔引出。

进一步地，液压传导接头外侧还设置有线缆保护槽和联通孔，传压管线通过密封压钉和液压传导接头联通孔密封连接。

进一步地，所述液压引流装置，包括阀座、阀球、中间套、密封胶圈、密封柱塞、定压剪钉、下接头、承重杆；阀座、中间套、下接头通过螺纹依次联接形成外部组合；阀球、密封胶圈、密封柱塞、承重杆依次放置在外部组合内；定压剪钉通过螺纹孔固定在下接头，定压剪钉同时固定放置在外部组合内的阀球、密封胶圈、密封柱塞、承重杆。所述定压剪钉在内压力达到20MPa时剪断，密封胶圈、密封柱塞与承重杆下移，阀座、阀球恢复配合使其以上液体不能继续往下流，同时密封柱塞与中间套失去密封配合。

更进一步地，中间套设置有对称分布平衡孔。平衡孔可实现内外联通。

进一步地，所述测控装置包括上接头、桥接电缆、外套筒、电路板、保护管、电机、减速装置、密封轴、开关套和下接头；上接头固定在外套筒上端，保护管放置在套筒内，电路板、电机、减速装置及密封轴顺次放置在保护管内，开关套设置在密封轴下端；下接头固定在外套筒下端；桥接电缆通过密封压钉桥接上接头。桥接电缆传输信号指令给电路板，电路板控制电机正反转，电机输出的旋转运动转换成密封轴的轴向线性运动，密封轴的轴向线性运动带动开关套的开启和关闭。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱的使用方法，包括以下步骤：

通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于开启状态，保持油管内外压力处于同一压力系统，防止压缩型封隔器因压力影响意外提前坐封；

管柱全部下入到井中设计位置后，通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于关闭状态，从井口油管打压力，液体压力作用在过电缆封隔器上，同时通过液压传导接头、传压管线作用在压缩型封隔器上，使管柱全部封隔器坐封；压力继续上升，液压引流装置内置定压剪钉剪断，密封柱塞与承重杆下移，阀座、阀球恢复配合使其以上液体不能继续往下流，同时密封胶圈、密封柱塞与中间套失去密封配合平衡孔内外联通；

正常生产时，通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于开启状态，地层产出液经测控装置进入油管内，往上流至液压引流装置后从平衡孔流出到管柱外，然后再经电泵悬重筒进入到电泵机组举升至地面。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)本发明管柱具有能够实现海上油田电泵举升井的多层分层实时测控功能，提高油井利用效率；

2)本发明管柱可以克服海上应用规模较大的电泵举升井无法实现悬挂分层管柱配套压缩型封隔器的坐封而实现分层的问题，应用范围较广；

3)本发明管柱可一根信号电缆串联多个测控装置，控制层数多，效率高，施工方便，可靠、安全、成功率高。

综上，本发明所述管柱填补了目前石油现场没有海上油田多层实时分层测控安全生产管柱来进行电泵举升井多层段实时测控的空白，具有显著的技术效果和经济效益。使用本发明为海上油田多油层实时分层测控，可减缓海上油田的层间矛盾对采油的影响，最大限度地发挥中、低渗透层产能，提高了采油速度，改善了开发效果。实时测控采油通过一根信号电缆传输电能与数据信号实现，操作简单方便，可实时远程测控，减少了作业次数，节省了作业成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的液压传导接头示意图；

图3为本发明实施例液压引流装置示意图；

图4为本发明实施例测控装置示意图。

图中：1.安全阀，2.过电缆封隔器，3.信号电缆，4.电泵电缆，5.液压传导接头，6.单流阀，7.电泵悬重筒，8.传压管线，9.电泵机组，10.液压引流装置，11.压缩型封隔器，12.测控装置，13.油管，14.丝堵，501.线缆保护槽，502.联通孔，503.密封压钉，504.液压传导本体，1001.阀座，1002.阀球，1003.中间套，1004.密封胶圈，1005.平衡孔，1006.密封柱塞，1007.定压剪钉，1008.下接头，1009.承重杆；1201.上接头，1202.桥接电缆，1203.外套筒，1204.电路板，1205.保护管，1206.电机，1207.减速装置，1208.密封轴，1209.开关套，1210.下接头。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

如图2所示，一种液压传导接头，包括线缆保护槽501，联通孔502，密封压钉503和液压传导本体504。在液压传导本体504一侧设置线缆保护槽501，在另一侧设置联通孔502，在联通孔下方设置密封压钉503，传压线管线8通过密封压钉503与联通孔502密封连接。

实施例2

如图3所示，一种液压引流装置包括单向阀座1001、阀球1002、中间套1003、密封胶圈1004、平衡孔1005、密封柱塞1006、定压剪钉1007、下接头1008、承重杆1009；阀座1001、中间套1003、下接头1008通过螺纹依次联接形成外部组合；阀球1002、密封胶圈1004、密封柱塞1006、承重杆1009依次放置在外部组合内；定压剪钉1007通过螺纹孔固定在下接头1008，定压剪钉1007同时固定放置在外部组合内的阀球1002、密封胶圈1004、密封柱塞1006、承重杆1008。中间套1003设置有对称分布平衡孔1005。

定压剪钉1007在内压力达到20MPa时剪断，密封柱塞1006与承重杆1008下移，阀座1001、阀球1002恢复配合使其以上液体不能继续往下流，同时密封胶圈1004、密封柱塞1006与中间套1003失去密封配合平衡孔1005内外联通。

实施例3

如图4所示，测控装置12包括上接头1201、桥接电缆1202、外套筒1203、电路板1204、保护管1205、电机1206、减速装置1207、密封轴1208、开关套1209和下接头1210。电路板1204、电机1206、减速装置1207及密封轴1208顺次放置在保护管1205内，桥接电缆1202通过压帽密封从保护管1205桥接上接头1201，桥接电缆1202传输信号指令给电路1204板，电路板1204控制电机1206正反转，电机1206输出的旋转运动转换成密封轴的轴向线性运动，密封轴的轴向线性运动带动开关套1209的开启和关闭。

实施例4

如图1所示，所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，包括安全阀1，过电缆封隔器2，信号电缆3，电泵电缆4，液压传导接头5，单流阀6，电泵悬重筒7，传压管线8，电泵机组9，液压引流装置10，压缩型封隔器11，测控装置12，油管13、丝堵14。电泵悬重筒7内设置电泵机组9，电泵机组9外侧连接电泵电缆4；电泵悬重筒7上端从上至下通过油管13依次设置安全阀1、过电缆封隔器2、液压传导接头5、单流阀6；电泵悬重筒下端从上至下通过油管13依次设置液压传导接头5、液压引流装置10、压缩型封隔器11、测控装置12、丝堵14；测控装置12外侧通过信号电缆3串联；上液压传导接头5与下液压传导接头5通过传压管线8连接，而传压管线8则设置在电泵悬重筒7外侧，通过传压管线8完成电泵机组以下的压缩型封隔器11液压传导，实现一次加压分层测控安全生产管柱封隔器全部坐封分隔。

所述液压传导接头5、液压引流装置10、测控装置12分别如实施例1、实施例2和实施例3所示。

所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱的工作原理，即使用方法如下：

在现场使用时，按图1的次序将海上油田多层实时分层测控安全生产管柱依次在地面连接好，通过信号电缆3控制各层段的测控装置12内置开关套1209处于开启状态，保持油管13内外压力处于同一压力系统，防止压缩型封隔器11因压力影响意外提前坐封。管柱全部下入到井中设计位置后，通过信号电缆3控制各层段的测控装置12内置开关套1209处于关闭状态，从井口油管打压力，液体压力作用在过电缆封隔器2上，同时通过液压传导接头5、传压管线8作用在压缩型封隔器11上，使管柱全部封隔器坐封。压力继续上升至20MPa时，液压引流装置10内置定压剪钉1007剪断，密封柱塞1006与承重杆1009下移，阀座1001、阀球1002恢复配合使其以上液体不能继续往下流，同时密封胶圈1004、密封柱塞1006与中间套1003失去密封配合平衡孔1005内外联通。

正常生产时，通过信号电缆3控制各层段的测控装置12内置开关套1209处于开启状态，地层产出液经测控装置12进入油管13内，往上流至液压引流装置10后从平衡孔1005流出到管柱外，然后再经电泵悬重筒7进入到电泵机组9举升至地面，根据地质开发方案也可进行每一测控装置12的实时测控。从而解决海上应用规模较大的电泵举升井悬挂分层管柱进行多层段实时测控的难题，实现了利用一根信号电缆串联多个测控装置，控制层数多，效率高，施工方便，可靠、安全、成功率高，应用前景广阔。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，其特征在于，包括电泵悬重筒，电泵机组，电泵电缆，信号电缆，安全阀，过电缆封隔器，液压传导接头，单流阀，液压引流装置，若干个压缩型封隔器，若干个测控装置，油管，丝堵，传压管线；

安全阀、过电缆封隔器、液压传导接头、单流阀、电泵悬重筒、液压传导接头、液压引流装置、压缩型封隔器、测控装置、丝堵，自上而下依次连接；电泵机组放置在电泵悬重筒内，电泵机组外侧连接电泵电缆，所述若干个测控装置通过信号电缆串联；两个液压传导接头间通过传压管线连接，传压管线设置在电泵悬重筒外侧；

电泵悬重筒为内管、外管双层结构，电泵机组设置在内管上，电泵悬重筒外管设置有对称的进液槽，为电泵机组提供液体流动通道；

液压传导接头包括线缆保护槽，联通孔，密封压钉和液压传导本体；在液压传导本体一侧设置线缆保护槽，在另一侧设置联通孔，在联通孔下方设置密封压钉，传压管线通过密封压钉与联通孔密封连接；

所述液压引流装置，包括阀座、阀球、中间套、密封胶圈、密封柱塞、定压剪钉、下接头、承重杆；阀座、中间套、下接头通过螺纹依次联接形成外部组合；阀球、密封胶圈、密封柱塞、承重杆依次放置在外部组合内；定压剪钉通过螺纹孔固定在下接头，定压剪钉同时固定放置在外部组合内的阀球、密封胶圈、密封柱塞、承重杆。

2.根据权利要求1所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，其特征在于，所述电泵悬重筒上端设置有电缆穿越孔。

3.根据权利要求1所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，其特征在于，中间套设置有对称分布平衡孔。

4.根据权利要求1所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱，其特征在于，所述测控装置包括上接头、桥接电缆、外套筒、电路板、保护管、电机、减速装置、密封轴、开关套和下接头；上接头固定在外套筒上端，保护管放置在外套筒内，电路板、电机、减速装置及密封轴顺次放置在保护管内，开关套设置在密封轴下端；下接头固定在外套筒下端；桥接电缆通过密封压钉桥接上接头。

5.一种如权利要求4所述海上油田多层实时分层测控安全生产管柱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于开启状态，保持油管内外压力处于同一压力系统，防止压缩型封隔器因压力影响意外提前坐封；

管柱全部下入到井中设计位置后，通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于关闭状态，从井口油管打压力，液体压力作用在过电缆封隔器上，同时通过液压传导接头、传压管线作用在压缩型封隔器上，使管柱全部封隔器坐封；压力继续上升，液压引流装置内置定压剪钉剪断，密封柱塞与承重杆下移，阀座、阀球恢复配合使其以上液体不能继续往下流，同时密封胶圈、密封柱塞与中间套失去密封配合平衡孔内外联通；

正常生产时，通过信号电缆控制各层段的测控装置内置开关套处于开启状态，地层产出液经测控装置进入油管内，往上流至液压引流装置后从平衡孔流出到管柱外，然后再经电泵悬重筒进入到电泵机组举升至地面。