CN204627528U - 一种用于油井稀油稠化堵水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于油井稠化稀油堵水系统，所述系统中的控制系统部分包括可编程控制系统、电磁流量计、螺旋进料器、变频器、计量泵和电动调节阀，其中可编程控制系统包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、计量芯片电路、存储电路、控制电路、液晶显示单元、红外通信模块、485通信模块、载波通信模块、ESAM安全模块和微处理器。本系统采用多种低功耗处理手段，降低控制系统的自身功耗及电池供电状态下的功耗，解决了可选择性作用稠化稀油深部调驱应用中，能耗过高、电池欠压的问题。

Description

一种用于油井稀油稠化堵水系统

技术领域

本发明涉及地球物理领域，具体为通过勘测来提高油田采收率技术，特别涉及一种用于油田采油井稀油稠化堵水系统。

背景技术

我国大多数油田采用注水开发方式，补充由于原油采出后所造成的地下亏空，同时保持或提高油层压力，实现原油的稳产高产。目前，多数注水油田已进入高含水和高采出程度的“双高期”开采阶段，大部分油井存在过早见水、水淹后高含水等问题，油水通道出水压力大于产油层出油压力，油井生产油层能量下降，抽油机泵效降低，增加地面脱水站负荷，降低油层最终采收率。因此，为了抑制油田过早进入高含水期，提高油田整体开发效果，采取油井堵水方法提高开发效果非常必要。

堵水方法主要封堵油井高渗透出液层，降低注入液无效循环，改变注入液液流方向，提高波及效率，改善开发效果。油井堵水最有效的方法是使用化学剂对出水层进行封堵，目前应用的堵水剂种类很多，包括：膨润土复合堵水剂(CN1618923A)、高分子堵水剂(CN101205284A)、矿渣堵水剂(CN101353571A)、预交联聚合物凝胶堵水剂等，以上堵水方法应用中存在着以下缺点或不足：

(1)聚合物凝胶、高分子类堵水剂经地层岩心剪切后，粘度明显降低，甚至不成胶，导致吸水剖面改善效果不明显。膨润土、矿渣颗粒类堵水剂存在与地层配伍性问题，注入的固体颗粒、矿渣等物质易伤害储层，容易形成永久性污染。

(2)注入的堵水剂对油水层均不能实现选择性封堵，即堵水而不堵油，而是笼统将油水层一起封堵，导致部分潜力油层无法启动生产。

(3)堵水剂注入地层后无法回收再利用，如果被油井采出，还需采取特殊方式进行处理，导致了堵水经济成本与操作成本居高不下。

因此，急需研发出一种不伤害储层、具有选择性封堵、可回收再利用的低成本堵水方式，用于改善油井产液剖面、降低含水率，提高油田注水开发效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油井稀油稠化堵水系统，其是一种现场操作简便、改善油井产液剖面的堵水技术，用于解决对高出水层段堵水效果不好的问题。将稀油稠化堵水剂在地面混合均匀，注入油井，堵水剂优先进入油井附近的大孔道、高渗层中，与地层水接触后粘度迅速增加，有效封堵大孔道、高渗透层，明显改善产液剖面，提高开发效果。

依据本发明的技术方案，提供提供一种用于油井稀油稠化堵水系统，其控制系统部分包括可编程控制系统、电磁流量计、螺旋进料器、变频器、计量泵和电动调节阀，其中可编程控制系统包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、计量芯片电路、存储电路、控制电路、液晶显示单元、红外通信模块、485通信模块、载波通信模块、ESAM安全模块和微处理器；电压采样电路和电流采样电路输入到计量芯片电路的采集端口；计量芯片电路用于控制信号的计量并通过SPI总线与微处理器通信；存储电路通过I2C总线与微处理器通信，用于存储控制信号；微处理器根据控制信号输出安全指示信号；液晶显示单元显示安全指示信号、功率、电压、电流信息；红外通信模块、485通信模块、载波通信模块均通过UART口与微处理器通信；ESAM模块增加了控制信号的安全性，只有通过身份验证才能改写控制电路的数据。

优选地，存储电路使用存储芯片，存储芯片由微处理器I/O引脚供电，默认状态下I/O管脚输出低电平，存储芯片不工作；只有需要存取数据时，微处理器才控制I/O管脚输出高电平，为存储芯片供电，存储芯片通过I2C总线与微处理器交换数据。

优选地，RS485、载波通信模块均经过磁耦隔离连接微处理器的UART口。光敏电阻R1一端接电源端、光敏电阻R1的另一端连接电阻R2及微处理器的AD接口。电阻R2一端接光敏电阻及微处理器的AD接口、电阻R2的另一端接地端。存储芯片U1的A0、A1、A2和VSS均接地端、存储芯片U1的VCC端口接微处理器的通用I/O接口CPU_I/O端、存储芯片U1的WP端口接地端、存储芯片U1的SCL端口接微处理器的I2C接口CPU_SCL端、存储芯片U1的SDA端口接接微处理器的I2C接口CPU_SDA端。

优选地，电容C1并联在存储芯片U1的VCC端口与WP端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SCL端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SDA端口之间。磁藕隔离芯片U2的VIA/VOA端口接通信模块的数据接收端RX、V1B端口接通信模块的数据发送端TX、GND1端接通信模块电源地端、VOA/VIA端口接微处理器的数据发送到CPU_TX、VOB端口接微处理器的数据接收端CPU_RX、GND2端口接微处理器电源地端.

进一步地，电容C2和电阻R4均串联在通信模块电源端VCCM与磁藕隔离芯片U2的VDD1端口。电容C3和电阻R5均串联在微处理器电源端VCC与磁藕隔离芯片U2的VDD2端口。

进一步地，堵水剂由脱水稀油、稠化剂和助剂组成。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：

(1)应用原油作为主要原料，在油田中原料来源广，且与油藏配伍性好，能与地下原油互溶，不伤害、不污染储层。

(2)稀油稠化堵水方式具有遇水增粘、遇油不增粘特点，可选择性封堵油水层，加压后可流动，较大幅度改善开发效果。

(3)堵水剂主要成分为原油，注入地层后，随着油田不断开发，还可回采出来，进行再利用，同时采出液不需特殊处理，极大地降低了经济成本。

(4)现场实施过程简单，无需建设配制、注入站及相关装置设备，仅用油罐车注入即可。

(5)控制系统部分的可编程控制系统采用多种低功耗处理手段，降低控制系统的自身功耗及电池供电状态下的功耗，解决了可选择性作用稀油稠化深部调驱应用中，能耗过高、电池欠压的问题。

附图说明

图1为稀油稠化堵水剂注入操作系统流程；

图2为现场堵水剂注入量与压力变化曲线；

图3为现场堵水剂控制系统示意图；

图4是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的结构框图；

图5是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的电路结构示意图；

图6是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的存储芯片电路原理图；

图7是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的磁耦隔离电路原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。

一种用于油井稀油稠化堵水系统是一种现场操作简便、改善油井产液剖面的堵水方法，用于解决对高出水层段堵水效果不好的问题。将稀油稠化堵水剂在地面混合均匀，注入油井，堵水剂优先进入油井附近的大孔道、高渗层中，与地层水接触后粘度迅速增加，有效封堵大孔道、高渗透层，明显改善产液剖面，提高开发效果。

本发明中的堵水剂由脱水稀油、稠化剂和助剂组成，具有遇水增粘、遇油不增粘的特点。上述适用于注水开发油田稀油稠化堵水方法如下：

第一步：用清水清洗油井，清水的注入速度在原采油井日产油量(30-50m³/d)基础上增加20％，注入量不超过50m³。

第二步：配制堵水用液，向含水率小于1％、粘度小于50mPa.s的脱水原油中按照重量比依次加入4.0％稠化剂、1.0％助剂，其他95％为原油，搅拌1小时，使其混合均匀，配制成稀油稠化堵水剂。

第三步：将上述配制的堵水液注入油井中，注入方式为，堵水液的注入速度在原油井注产液速度(30-50m³/d)基础上降低10％，注入量为以油井为中心、处理半径10-15米的储层孔隙体积，当注入液压力超过地层原始压力，停止注入堵水液。

第四步：堵水液停注后，关闭油井24h，然后恢复油井生产。

本发明的目的还在于提供一种用于稀油稠化堵水的操作系统，来实现该用于油井稀油稠化堵水方法。该系统主要包括：水泥车(体积50m³、带搅拌器)、三柱塞高压泵(排量3-5m³/h，工作压力8-16MPa)、变频控制器(输出电源频率25-400Hz，可调)、电磁流量计(测量范围30：1)、高压管线(耐压20MPa)。

本发明提供一种可选择性作用稀油稠化深部调驱系统(如图3所示)，来实现可选择性作用稀油稠化调驱方法。该系统包括往复泵、智能控制系统、自动上料装置、搅拌罐和仪表控制系统；

其中，往复泵为双缸单作用往复泵，柱塞运动速度慢，对深部调驱剂造成的剪切非常小，变频电动机功率为75Kw，排流量可控制在6—15m3/h，最高工作压力可达30MPa，整机质量10t，安装方式为撬装式，便于搬迁。另外，由于柱塞运动速度慢，磨损小，所以检修周期很长，运行周期平均可达60d以上；

(2)智能控制系统。智能控制系统由自动控制软件、工控机、AD/DA模数转换器、通讯卡、流量计、压力计、液位反馈系统、无线传输模块等组成，是整套系统的“心脏”，所有其它部分开关及调节命令，都是由它通过采集数据并分析后发出的。施工过程中的瞬时流量的压力等参数通过无线传输系统传至系统界面，操作人员可通过智能控制系统直接读取及调整，便于施工人员随时掌握井口注入情况；

(3)自动上料装置。自动上料装置将深部调驱剂粉料倒人提升料箱内，螺旋提升机将料粉输送至锥型料斗，锥型料斗内的物料经螺旋下料器、文丘里喷射器、电动球阀、水粉混合头，由动力输送系统办理送至溶液搅拌罐；

(4)搅拌罐。来自水罐的水注入搅拌罐，与自动上料系统的来料在水粉混合头初步混合，进入罐内充分搅拌。搅拌罐上配有超声波液位计，可以对液面高度进行实时监测，信号传至智能控制系统，具有报警和自动停车功能；

(5)仪表控制系统。由电磁阀、变频器、多个接触器、空气开关、继电器等元件组成，整套设备可以实现连锁自动控制及手动控制，控制液面、流量和压力时可以在智能控制系统中进行，亦可在仪表控制间手动进行。

与上述用于油井稀油稠化堵水系统配套使用的调配控制系统(其中的控制系统部分如图3所示)由高压进水管系、聚合物进料装置、交联剂进料装置以及自动控制系统几大部分构成，如图3所示的控制系统部分包括可编程控制系统、电磁流量计、螺旋进料器、变频器、计量泵和电动调节阀。高压进水管路上依次安装了手动截止阀、电动调节阀、电磁流量计和射流器，在高压水流经射流器时，产生的负压可将交联剂液体或者聚合物干粉吸入水管路中，加入调驱剂罐内。调驱剂罐内安装有搅拌器，可使进水和药剂充分混合。当罐内液位达到预先设定值时，自控程序停止运行，电动阀自动关闭，调驱剂自动配制完成。聚合物进料装置的聚合物储罐上安装料位开关，出料口处安装下料开关和螺旋进料器，给料时聚合物落入料斗，其上装有料位开关，并通过软管与进水管路上的射流器相连。螺旋进料器的驱动电机、变频器以及料位开关处接线至控制箱。交联剂进料装置在交联剂储罐上安装了液位开关，在出口处装有手动阀，随后连接至计量泵。进料时交联剂落入料斗，料斗通过软管与进水管路上的射流器相连。计量泵以及液位开关处接线至控制箱。自动控制系统由人机界面单元，中央控制单元和检测单元组成，通过检测进水流量，对进水电动调节阀实施PID调节，实行手动控制盒自动控制两种方式，按照工艺要求，与交联剂和聚合物控制形成了连锁控制，完成了整套系统的自动控制。其中，电动调节阀可控制管路的启闭并调节进水流量的大小；通过电磁流量计可获得进水的瞬时流量和累计进液量；高压水流经射流器时，可产生负压将药剂吸入调驱剂罐内。聚合物进料装置主要由聚合物储罐、螺旋进料器和干粉料斗组成。储罐上安装的料位开关可实现物料低位报警功能。螺旋进料器的启闭由控制程序根据进水量和加料时间自动控制，可通过变频器调节螺旋轴转速改变加料量。给料时聚合物落入干粉料斗，料斗通过软管与进水管路上的射流器在负压作用下将聚合物吸入。交联剂进料装置由交联剂储罐、计量泵和交联剂料斗组成。液位开关实现液位低位报警功能。计量泵的启闭由控制程序根据进水量和加料时间自动控制，其进液速度可调。进料时交联剂落入料斗，料斗通过软管与进水管路上的射流器在负压作用下将交联剂吸入。

如图4-7所示，进一步对本发明中现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统进行详细说明；图4是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的结构框图；图5是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的电路结构示意图；图6是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的存储芯片电路原理图；图7是现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的磁耦隔离电路原理图。

参考附图4，具体给出了现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的结构框图，现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统包括：电源电路、电压采样电路、电流采样电路、计量芯片电路、存储电路、控制电路、液晶显示单元、红外通信模块、485通信模块、载波通信模块、ESAM安全模块和微处理器。电源电路为各个模块电路供电；电压采样电路和电流采样电路输入到计量芯片电路的采集端口；计量芯片电路用于控制信号的计量并通过SPI总线与微处理器通信；存储电路通过I2C总线与微处理器通信，用于存储控制信号；微处理器根据控制信号输出安全指示信号；液晶显示单元显示安全指示信号、功率、电压、电流信息；红外通信模块、485通信模块、载波通信模块均通过UART口与微处理器通信；ESAM模块增加了控制信号的安全性，只有通过身份验证才能改写控制电路的数据。

参考附图5，进一步给出现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的电路结构示意图，存储芯片由微处理器I/O引脚供电，默认状态下，I/O管脚输出低电平，存储芯片不工作、不耗电，只有需要存取数据时，微处理器才控制I/O管脚输出高电平，为存储芯片供电，存储芯片通过I2C总线与微处理器交换数据；RS485、载波等通信模块均经过磁耦隔离连接微处理器的UART口；光敏电阻R1一端接电源端、光敏电阻R1的另一端连接电阻R2及微处理器的AD接口；电阻R2一端接光敏电阻及微处理器的AD接口、电阻R2的另一端接地端。

参考附图6，进一步给出现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的存储芯片电路原理图，存储芯片U1的A0、A1、A2和VSS均接地端、存储芯片U1的VCC端口接微处理器的通用I/O接口CPU_I/O端、存储芯片U1的WP端口接地端、存储芯片U1的SCL端口接微处理器的I2C接口CPU_SCL端、存储芯片U1的SDA端口接接微处理器的I2C接口CPU_SDA端；电容C1并联在存储芯片U1的VCC端口与WP端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SCL端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SDA端口之间。

参考附图7，进一步给出现场堵水剂控制系统中的可编程控制系统的磁耦隔离电路原理图，磁藕隔离芯片U2的VIA/VOA端口接通信模块的数据接收端RX、V1B端口接通信模块的数据发送端TX、GND1端接通信模块电源地端、VOA/VIA端口接微处理器的数据发送到CPU_TX、VOB端口接微处理器的数据接收端CPU_RX、GND2端口接微处理器电源地端；电容C2和电阻R4均串联在通信模块电源端VCCM与磁藕隔离芯片U2的VDD1端口；电容C3和电阻R5均串联在微处理器电源端VCC与磁藕隔离芯片U2的VDD2端口。

下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1：稀油稠化堵水液配制过程

堵水液由按照重量比的脱水稀油95％、稠化剂4％、助剂1％，在常温配液罐中以200r/min的速度搅拌1h，得到均匀的稀油稠化堵水液。

实施例2：稀油稠化堵水的操作系统流程图

在稀油稠化堵水剂注入过程中，由水泥车罐中按照实施例1配制堵水液，配制完成后，由三柱塞高压注入泵将堵水液经套管阀门从油套环空挤入地层。

图1中1-水泥车；2-变频控制器；3-三柱塞高压泵；4-电磁流量计；5-油管阀门；6-套管阀门；7-油管压力表。

实施例3：在欢西油田进行了现场保密性试验并取得了满意的效果

辽河欢西油田经过近40年注水开发，目前已进入开发后期，油井含水均在90％以上，日产油小于1.5吨，通过几次凝胶深部调驱都没有解决问题，2013年我们对欢西某井进行了稀油稠化堵水，效果显著。

欢西某井基础数据：

油层解释表

欢西油田某井，日产液85.8方，日产油1.2吨，含水98.6％。油井高含水，决定开展稀油稠化堵水。设计注入100方，实际注入100方，注入过程压力变化曲线见图2。调驱剂结束注入后，用回注污水50方将调驱剂顶替至油层深部，关井1天。

开井后，日产液64.5方，日产油9.9吨，含水84.7％，累增油828吨，降水1050方，效果明显。目前已累计实施13井次，累计增油8857吨。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。

Claims (10)

1.一种用于油井稀油稠化堵水系统，其控制系统部分包括可编程控制系统、电磁流量计、螺旋进料器、变频器、计量泵和电动调节阀，其中可编程控制系统包括电源电路、电压采样电路、电流采样电路、计量芯片电路、存储电路、控制电路、液晶显示单元、红外通信模块、485通信模块、载波通信模块、ESAM安全模块和微处理器；

其特征是，电压采样电路和电流采样电路输入到计量芯片电路的采集端口；计量芯片电路用于控制信号的计量并通过SPI总线与微处理器通信；存储电路通过I2C总线与微处理器通信，用于存储控制信号；微处理器根据控制信号输出安全指示信号；液晶显示单元显示安全指示信号、功率、电压、电流信息；红外通信模块、485通信模块、载波通信模块均通过UART口与微处理器通信；ESAM模块增加了控制信号的安全性，只有通过身份验证才能改写控制电路的数据。

2.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，存储电路使用存储芯片，存储芯片由微处理器I/O引脚供电，默认状态下I/O管脚输出低电平，存储芯片不工作；只有需要存取数据时，微处理器才控制I/O管脚输出高电平，为存储芯片供电，存储芯片通过I2C总线与微处理器交换数据。

3.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，RS485、载波通信模块均经过磁耦隔离连接微处理器的UART口。

4.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，光敏电阻R1一端接电源端、光敏电阻R1的另一端连接电阻R2及微处理器的AD接口。

5.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，电阻R2一端接光敏电阻及微处理器的AD接口、电阻R2的另一端接地端。

6.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，存储芯片U1的A0、A1、A2和VSS均接地端、存储芯片U1的VCC端口接微处理器的通用I/O接口CPU_I/O端、存储芯片U1的WP端口接地端、存储芯片U1的SCL端口接微处理器的I2C接口CPU_SCL端、存储芯片U1的SDA端口接接微处理器的I2C接口CPU_SDA端。

7.依据权利要求6所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，电容C1并联在存储芯片U1的VCC端口与WP端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SCL端口之间；电阻R2并联在存储芯片U1的VCC端口与SDA端口之间。

8.依据权利要求1所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，磁藕隔离芯片U2的VIA/VOA端口接通信模块的数据接收端RX、V1B端口接通信模块的数据发送端TX、GND1端接通信模块电源地端、VOA/VIA端口接微处理器的数据发送到CPU_TX、VOB端口接微处理器的数据接收端CPU_RX、GND2端口接微处理器电源地端。

9.依据权利要求6所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，电容C2和电阻R4均串联在通信模块电源端VCCM与磁藕隔离芯片U2的VDD1端口。

10.依据权利要求6所述的用于油井稀油稠化堵水系统，其特征是，电容C3和电阻R5均串联在微处理器电源端VCC与磁藕隔离芯片U2的VDD2端口。