CN117248872B - 实现一配二的井下集成式智能配注器及测调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现一配二的井下集成式智能配注器及测调方法，包括主机部分，主机部分前后端分别连接有配注器上部和过流封隔器，主机部分包括第一层流量测调通道和第二层流量测调通道，本发明的实现了上部有第一层流量测调通道和第二层流量测调通道的两层测调部分，下部为封隔器的深度融合结构。本发明的流量测试方法为集流式超声波法，其流量测量精度高。本发明的过流封隔器既实现Y341封隔器胀封、解封、洗井等功能，又实现第二层过流功能。本发明实现单支仪器同时满足两层水量的测调验封要求，大幅缩短仪器总长，减少诸多密封环节、提高系统可靠性、降低整体成本、满足小卡距细分注水和薄油层开发需要。
Description
技术领域
本发明涉及油田井下智能分层注水技术领域，特别涉及一种实现一配二的井下集成式智能配注器及测调方法。
背景技术
在油田开采后期，地层能量不断损失，导致采油率大幅降低。分层注水是油田补充地层能量、提高采收率最有效的方法之一。目前国内各油田正推广使用智能分层注水工艺，以实现注水全过程的实时监测、自动调配、自动验封等，降低人工成本。但在实际应用过程中存在一些问题，具体有：
a)现有智能分注系统的工具段由配注器、过电缆封隔器、短油管等组成；由于上述仪器工具为不同厂家独立设计开发，导致单层工具段连接后总长太长，无法用于小卡距细分注水、薄油层开发；
b)配注器和过电缆封隔器之间采用电缆接头和电缆密封连接，还需安装电缆护卡，导致电缆密封防护环节增多、施工成本高、系统可靠性降低；
c)现有部分集成式配注器存在不足；
专利申请号202022688542.6的专利公开了集成封隔器式智能配注器，该现有技术设计了一种上部为封隔器、下部为单层配注器的结构，仅实现了一层封隔器和配注器的融合，还有进一步缩短长度的必要；
专利申请号201810599795.0的专利公开了一种井下智控式集成配注装置，存在以下问题：①该专利提及的流量测试方法为一种非接触式方法，这种方法不是油田认可的高精度流量测量方式；若流量测试不准，则配注器失去意义；②非接触式流量测试采用盲孔结构，回避了配注器设计中流量测调的连通等难题，不具有普适性；③该专利中封隔器为扩张式封隔器；这种封隔器结构简单，但使用效果差，油田没有大量使用，故不具备普适性。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种实现一配二的井下集成式智能配注器及测调方法，特别是一种将两支智能配注器和封隔器深度融合、实现一配二的井下集成式智能配注器，旨在实现单支仪器同时满足两层测调验封需求，解决现有技术仪器过长，密封要求高，无法满足小卡距细分注水和薄油层开发需要的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现一配二的井下集成式智能配注器，包括主机部分，所述主机部分独立且平行布置有第一层流量测调通道和第二层流量测调通道，主机部分上有偏心通孔，偏心通孔分别与第一层流量测调通道和第二层流量测调通道连通，第一层流量测调通道连通到第一层地层，第二层流量测调通道连通到第二层地层；
所述主机部分包括主体、中心管、测压装置A、测压装置C、换能器逆A、换能器逆B、测压装置B、过流管、电动水嘴B、换能器顺B、换能器顺A、电动水嘴A、电路组件和温度传感器，所述主体为偏心圆环结构，主体的中部有偏心通孔，所述偏心通孔和中心管的内孔构成仪器中心通道，在主体一端环形分布有测压装置A、测压装置C、换能器逆A、换能器逆B和测压装置B；在主体另一端，中心管的外侧环形分布过流管、电动水嘴B、换能器顺B、换能器顺A、电动水嘴A、电路组件和温度传感器，测压装置A与主体外侧的第一层地层连通；
所述第一层流量测调通道包括第一层流量测量通道和第一层调节通道；第一层流量测量通道在换能器顺A和换能器逆A之间，第一层流量测量通道和偏心通孔之间有斜孔连通；第一层调节通道在测压装置C和电动水嘴A之间，第一层调节通道与第一层流量测量通道之间有斜孔连通；电动水嘴A与主体的内壁接触，主体与电动水嘴A的出水口相接触的内壁上有出水孔；
所述第二层流量测调通道包括第二层流量测量通道、第二层调节通道和第二层过流通道；换能器顺B和换能器逆B之间有第二层流量测量通道，第二层流量测量通道和偏心通孔之间有斜孔连通；密封堵头和电动水嘴B之间有第二层调节通道，电动水嘴B的出水口处与第二层流量测量通道之间有斜孔连通；测压装置B和过流管之间有第二层过流通道，第二层过流通道与过流管连通。
所述主机部分的前端通过上螺套密封连接有配注器上部，主机部分的后端通过下螺套密封连接有过流封隔器，上螺套和下螺套为环形且两端开有旋向相反的内螺纹，配注器上部的后端和主机部分的前端有与上螺套配合的外螺纹，主机部分后端和过流封隔器的前端有与下螺套配合的外螺纹，主机部分的前端有环形凸起，配注器上部的后端有空腔，所述环形凸起与空腔配合且密封连接，主机部分有中心管和过流管，过流封隔器设有上接头，上接头有两个偏心孔，两个偏心孔分别与中心管和过流管密封对接。
所述配注器上部前端接入电能和通讯信号，电能和通讯信号穿过配注器上部接到主机部分的电路组件上。
所述过流封隔器包括上接头、内管、中管、上活塞、胶筒、锁爪、下活塞和下接头；中管作为过流封隔器的安装骨架，其两端分别与上接头和下接头螺纹密封连接；内管两端分别与上接头和下接头通过密封连接；内管的外壁与中管的内壁形成环形流道。
实现一配二的井下集成式智能配注器的测调方法，包括第一层流量测调通道的测调方法和第二层流量测调通道的测调方法：
第一层流量测调通道的测调方法：水流从偏心通孔流入依次流经第一层流量测量通道和第一层调节通道，最后从主体与电动水嘴A的出水口相邻的出水孔流到第一层地层；通过换能器顺A和换能器逆A采用超声波法测量穿过第一层流量测量通道的水流的流量，通过测压装置C测试出第一层调节通道的水压值，通过电动水嘴A调节从第一层调节通道进入主体的出水孔的水流大小；
第二层流量测调通道的测调方法，水流从偏心通孔依次流经第二层流量测量通道、第二层调节通道和第二层过流通道，最后从过流管中流进过流封隔器；通过换能器顺B和换能器逆B采用超声波法测量穿过第二层流量测量通道的水流的流量，通过电动水嘴B调节从第二层调节通道进入第二层过流通道的水流量，通过测压装置B测试出第二层过流通道的水压值。
在第二层流量测调通道的测调方法中，水流从过流管中流进过流封隔器后依次通过上接头的偏心孔、环形流道和下接头与第二层底层连通的出水口，最后流入第二层地层。
本发明实施方式相对于现有技术而言，本发明的实现了上部有第一层流量测调通道和第二层流量测调通道的两层测调部分，下部为封隔器的深度融合结构。本发明的流量测试方法为集流式超声波法，其流量测量精度高。本发明的过流封隔器既实现Y341封隔器胀封、解封、洗井等功能，又实现第二层过流功能。本发明实现单支仪器同时满足两层水量的测调验封要求，大幅缩短仪器总长，减少诸多密封环节、提高系统可靠性、降低整体成本、满足小卡距细分注水和薄油层开发需要。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明的结构示意图；
图2是主机部分的外形轴测图；
图3是主机部分的左视图；
图4是主机部分的右视图；
图5是第一层流量测调通道展开图；
图6是第二层流量测调通道展开图；
图7是过流封隔器完整结构的示意图。
图中：1-配注器上部，2-上螺套，3-主机部分，4-下螺套，5-过流封隔器，6-主体，7-第一层流量测量通道，8-中心管，9-第一层调节通道，10-第二层流量测量通道，11-测压装置A，12-测压装置C，13-换能器逆A，14-换能器逆B，15-密封堵头，16-测压装置B，17-过流管，18-电动水嘴B，19-换能器顺B，20-换能器顺A，21-电动水嘴A，22-电路组件，23-温度传感器，24-上接头，25-内管，26-中管，27-上活塞，28-胶筒，29-锁爪，30-下活塞，31-下接头，32-第二层过流通道，33-偏心通孔，34-环形流道，35-第二层调节通道。
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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
实施例1
一种实现一配二的井下集成式智能配注器，包括主机部分3，所述主机部分3独立且平行布置有第一层流量测调通道和第二层流量测调通道，主机部分3上有偏心通孔33，偏心通孔33分别与第一层流量测调通道和第二层流量测调通道连通，第一层流量测调通道连通到第一层地层，第二层流量测调通道连通到第二层地层。
所述主机部分3包括主体6、中心管8、测压装置A11、测压装置C12、换能器逆A13、换能器逆B14、测压装置B16、过流管17、电动水嘴B18、换能器顺B19、换能器顺A20、电动水嘴A21、电路组件22和温度传感器23，所述主体6为偏心圆环结构，主体6的中部有偏心通孔33，所述偏心通孔33和中心管8的内孔构成仪器中心通道，在主体6一端环形分布有测压装置A11、测压装置C12、换能器逆A13、换能器逆B14和测压装置B16；在主体6另一端，中心管8的外侧环形分布过流管17、电动水嘴B18、换能器顺B19、换能器顺A20、电动水嘴A21、电路组件22和温度传感器23，测压装置A11与主体6外侧的第一层地层连通。
所述第一层流量测调通道包括第一层流量测量通道7和第一层调节通道9；第一层流量测量通道7在换能器顺A20和换能器逆A13之间，第一层流量测量通道7和偏心通孔33之间有斜孔连通；第一层调节通道9在测压装置C12和电动水嘴A21之间，第一层调节通道9与第一层流量测量通道7之间有斜孔连通；电动水嘴A21与主体6的内壁接触，主体6与电动水嘴A21的出水口相接触的内壁上有出水孔。
所述第二层流量测调通道包括第二层流量测量通道10、第二层调节通道35和第二层过流通道32；换能器顺B19和换能器逆B14之间有第二层流量测量通道10，第二层流量测量通道10和偏心通孔33之间有斜孔连通；密封堵头15和电动水嘴B18之间有第二层调节通道35，电动水嘴B18的出水口处与第二层流量测量通道10之间有斜孔连通；测压装置B16和过流管17之间有第二层过流通道32，第二层过流通道32与过流管17连通。
所述主机部分3的前端通过上螺套2密封连接有配注器上部1，主机部分3的后端通过下螺套4密封连接有过流封隔器5，上螺套2和下螺套4为环形且两端开有旋向相反的内螺纹，配注器上部1的后端和主机部分3的前端有与上螺套2配合的外螺纹，主机部分3后端和过流封隔器5的前端有与下螺套4配合的外螺纹，主机部分3的前端有环形凸起，配注器上部1的后端有空腔，所述环形凸起与空腔配合且密封连接，主机部分3有中心管8和过流管17，过流封隔器5有上接头24，上接头24有两个偏心孔，两个偏心孔分别与中心管8和过流管17密封对接。
所述配注器上部1前端接入电能和通讯信号，电能和通讯信号穿过配注器上部1接到主机部分3的电路组件22上，所述电路组件22包括电源板、流量板和主控板，电源板、流量板和主控板采用现有的产品。
所述过流封隔器5包括上接头24、内管25、中管26、上活塞27、胶筒28、锁爪29、下活塞30和下接头31；中管26作为过流封隔器5的安装骨架，其两端分别与上接头24和下接头31螺纹密封连接；内管25两端分别与上接头24和下接头31通过密封连接；内管25的外壁与中管26的内壁形成环形流道34。
一种实现一配二的井下集成式智能配注器的测调方法，包括第一层流量测调通道的测调方法和第二层流量测调通道的测调方法：
第一层流量测调通道的测调方法：水流从偏心通孔33流入依次流经第一层流量测量通道7和第一层调节通道9，最后从主体6与电动水嘴A21的出水口相邻的出水孔流到第一层地层；通过换能器顺A20和换能器逆A13采用超声波法测量穿过第一层流量测量通道7的水流的流量，通过测压装置C12测试出第一层调节通道9的水压值，通过电动水嘴A21调节从第一层调节通道9进入主体6的出水孔的水流大小；
第二层流量测调通道的测调方法，水流从偏心通孔33依次流经第二层流量测量通道10、第二层调节通道35和第二层过流通道32，最后从过流管17中流进过流封隔器5；通过换能器顺B19和换能器逆B14采用超声波法测量穿过第二层流量测量通道10的水流的流量，通过电动水嘴B18调节从第二层调节通道35进入第二层过流通道32的水流量，通过测压装置B16测试出第二层过流通道32的水压值。
在第二层流量测调通道的测调方法中，水流从过流管17中流进过流封隔器5后依次通过上接头24的偏心孔、环形流道34和下接头31与第二层底层连通的出水口，最后流入第二层地层。
实施例2
一种实现一配二的井下集成式智能配注器，两层流量测试所用的换能器顺A20、换能器逆A13、换能器顺B19和换能器逆B14采用集流式超声波测流量，测量精度高。主机部分3的前端通过上螺套2密封连接有配注器上部1，主机部分3的后端通过下螺套4密封连接有过流封隔器5，上螺套2和下螺套4为环形且两端开有旋向相反的内螺纹，配注器上部1的后端和主机部分3的前端有与上螺套2配合的外螺纹，主机部分3后端和过流封隔器5的前端有与下螺套4配合的外螺纹，主机部分3的前端有环形凸起，配注器上部1的后端有空腔，所述环形凸起与空腔配合且密封连接，主机部分3有中心管8和过流管17，过流封隔器5有上接头24，上接头24有两个偏心孔，两个偏心孔分别与中心管8和过流管17密封对接。上螺套2沿一个方向旋转时，主机部分3和配注器上部1相向运动且不转动，下螺套4沿一个方向旋转时，主机部分3和过流封隔器5相向运动且不转动。
实施例3
过流封隔器5内部设置有上引流孔、下引流孔。胀封作业时，下引流孔的高压液体使下活塞30上移，推动锁爪29挤压胶筒28。向外鼓起的胶筒28将第一层地层和第二层地层完全分隔开。锁爪29锁紧在封隔器内壁上，避免压力波动时胶筒28收缩。洗井作业时，环空内的高压液体使上活塞27上移，将洗井通道打开。该过流封隔器5既实现第二层水流过流功能，又实现了Y341封隔器的胀封、解封、洗井的功能。该类压缩式封隔器适用性好，可满足国内主要油田使用要求。
实施例4
配注器上部1将地面测控箱的电能和通讯信号引到主机部分3，配注器上部1可采用多种不同的供电通讯方式，包括油套环空有缆方式、油管内有缆近场无线方式、油管内有缆湿接头方式。电路组件22由电源板、流量板、主控板3个电路板组成，电路组件22采用现有技术实现与地面测控箱的供电通讯、测量第一层流量测量通道7和第二层流量测量通道10的流量，控制电机动作、监测测压装置A11、测压装置B16和测压装置C12的压力值，监控温度传感器23的温度值，测压装置A11安装于主体6端面，测压装置A11与主体6外侧的第一层地层连通，实现测量第一层地层压力。
Claims (6)
1.实现一配二的井下集成式智能配注器，包括主机部分（3），其特征在于：所述主机部分（3）独立且平行布置有第一层流量测调通道和第二层流量测调通道，主机部分（3）上有偏心通孔（33），偏心通孔（33）分别与第一层流量测调通道和第二层流量测调通道连通，第一层流量测调通道连通到第一层地层，第二层流量测调通道连通到第二层地层；
所述主机部分（3）包括主体（6）、中心管（8）、测压装置A（11）、测压装置C（12）、换能器逆A（13）、换能器逆B（14）、测压装置B（16）、过流管（17）、电动水嘴B（18）、换能器顺B（19）、换能器顺A（20）、电动水嘴A（21）、电路组件（22）和温度传感器（23），所述主体（6）为偏心圆环结构，主体（6）的中部有偏心通孔（33），所述偏心通孔（33）和中心管（8）的内孔构成仪器中心通道，在主体（6）一端环形分布有测压装置A（11）、测压装置C（12）、换能器逆A（13）、换能器逆B（14）和测压装置B（16）；在主体（6）另一端，中心管（8）的外侧环形分布过流管（17）、电动水嘴B（18）、换能器顺B（19）、换能器顺A（20）、电动水嘴A（21）、电路组件（22）和温度传感器（23），测压装置A（11）与主体（6）外侧的第一层地层连通；
所述第一层流量测调通道包括第一层流量测量通道（7）和第一层调节通道（9）；第一层流量测量通道（7）在换能器顺A（20）和换能器逆A（13）之间，第一层流量测量通道（7）和偏心通孔（33）之间有斜孔连通；第一层调节通道（9）在测压装置C（12）和电动水嘴A（21）之间，第一层调节通道（9）与第一层流量测量通道（7）之间有斜孔连通；电动水嘴A（21）与主体（6）的内壁接触，主体（6）与电动水嘴A（21）的出水口相接触的内壁上有出水孔；
所述第二层流量测调通道包括第二层流量测量通道（10）、第二层调节通道（35）和第二层过流通道（32）；换能器顺B（19）和换能器逆B（14）之间有第二层流量测量通道（10），第二层流量测量通道（10）和偏心通孔（33）之间有斜孔连通；密封堵头（15）和电动水嘴B（18）之间有第二层调节通道（35），电动水嘴B（18）的出水口处与第二层流量测量通道（10）之间有斜孔连通；测压装置B（16）和过流管（17）之间有第二层过流通道（32），第二层过流通道（32）与过流管（17）连通。
2.如权利要求1所述的实现一配二的井下集成式智能配注器，其特征在于：所述主机部分（3）的前端通过上螺套（2）密封连接有配注器上部（1），主机部分（3）的后端通过下螺套（4）密封连接有过流封隔器（5），上螺套（2）和下螺套（4）为环形且两端开有旋向相反的内螺纹，配注器上部（1）的后端和主机部分（3）的前端有与上螺套（2）配合的外螺纹，主机部分（3）后端和过流封隔器（5）的前端有与下螺套（4）配合的外螺纹，主机部分（3）的前端有环形凸起，配注器上部（1）的后端有空腔，所述环形凸起与空腔配合且密封连接，主机部分（3）有中心管（8）和过流管（17），过流封隔器（5）设有上接头（24），上接头（24）有两个偏心孔，两个偏心孔分别与中心管（8）和过流管（17）密封对接。
3.如权利要求2所述的实现一配二的井下集成式智能配注器，其特征在于：所述配注器上部（1）前端接入电能和通讯信号，电能和通讯信号穿过配注器上部（1）接到主机部分（3）的电路组件（22）上。
4.如权利要求2所述的实现一配二的井下集成式智能配注器，其特征在于：所述过流封隔器（5）包括上接头（24）、内管（25）、中管（26）、上活塞（27）、胶筒（28）、锁爪（29）、下活塞（30）和下接头（31）；中管（26）作为过流封隔器（5）的安装骨架，其两端分别与上接头（24）和下接头（31）螺纹密封连接；内管（25）两端分别与上接头（24）和下接头（31）通过密封连接；内管（25）的外壁与中管（26）的内壁形成环形流道（34）。
5.一种如权利要求2-4中任意一项所述的实现一配二的井下集成式智能配注器的测调方法，其特征在于，包括第一层流量测调通道的测调方法和第二层流量测调通道的测调方法：
第一层流量测调通道的测调方法：水流从偏心通孔（33）流入依次流经第一层流量测量通道（7）和第一层调节通道（9），最后从主体（6）与电动水嘴A（21）的出水口相邻的出水孔流到第一层地层；通过换能器顺A（20）和换能器逆A（13）采用超声波法测量穿过第一层流量测量通道（7）的水流的流量，通过测压装置C（12）测试出第一层调节通道（9）的水压值，通过电动水嘴A（21）调节从第一层调节通道（9）进入主体（6）的出水孔的水流大小；
第二层流量测调通道的测调方法，水流从偏心通孔（33）依次流经第二层流量测量通道（10）、第二层调节通道（35）和第二层过流通道（32），最后从过流管（17）中流进过流封隔器（5）；通过换能器顺B（19）和换能器逆B（14）采用超声波法测量穿过第二层流量测量通道（10）的水流的流量，通过电动水嘴B（18）调节从第二层调节通道（35）进入第二层过流通道（32）的水流量，通过测压装置B（16）测试出第二层过流通道（32）的水压值。
6.如权利要求5所述的实现一配二的井下集成式智能配注器的测调方法，其特征在于：在第二层流量测调通道的测调方法中，水流从过流管（17）中流进过流封隔器（5）后依次通过上接头（24）的偏心孔、环形流道（34）和下接头（31）与第二层底层连通的出水口，最后流入第二层地层。
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