CN204899889U - 免投捞实时测控注水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种免投捞实时测控注水系统，该系统包括地面控制器和井下测调配水单元，该井下测调配水单元与注水管连接，并包括至少一个井下测调配水器，该地面控制器连接于该井下测调配水器，并传输设定流量值给该井下测调配水器，该井下测调配水器根据设定流量值调节水嘴开度从而调节注水量，并测量注水层位的流量、压力和温度值，再将测量到的注水层位的流量、压力和温度值反馈给该地面控制器。本实用新型只需一次管柱施工就可以完成精细分注控制，可自动实时监测小层注水压力和吸水指数，为区块单元的整体开发决策提供依据，尤其可以解决目前油田大斜度井和水平井无法投捞测调的问题。

Description

免投捞实时测控注水系统

技术领域

本实用新型涉及适用于油田注水井分层注水的智能化测调系统，特别是涉及到一种免投捞实时测控注水系统。

背景技术

油田开发中后期，分层注水是解决层间矛盾、保持地层能量、维持油田长期稳产高产的重要手段，其中分层测试和调配是实现注水层精细注水的关键。目前油田注水井常用的测试调配方法主要有以下几种：

(1)传统的投捞式测调方法：主要是通过钢丝等工具对井下水嘴进行投捞，它存在的主要缺点包括：①测调实时性差，不能及时的根据井下状况对水嘴进行调节；②配水精度低，不能实现井下精细的注水层注水；③投捞工作量大，而且在大斜度井或水平井施工时，投捞成功率较低。

(2)存储式测调方法：这种配水方法在地面提前预设好每一个注水层的注水值，当测得的流量值与预设值相差超过一定范围时，井下控制芯片控制电机转动来调整水嘴开度完成流量调节。它的缺点是：①实时性差，不能及时的发现井下注水量的波动；②无法实时对井下各个层位的压力、温度、流量数据、流量调配过程和流量变化进行直读、监测；③当需要人为改变注水层注水量时，必须取出配水器重新设置或下入其它仪器完成设置，工作量比较大且费时；④这种配水器的电源通常由井下电池提供，成本高，而且供电时间有限，需要定时取出配水器更换电池，工作量大。

(3)边测边调配水方法：该方法利用电缆下入井下调配测试仪，对接成功后，通过调节水嘴开度大小，实现井下分层注水，同时实现实时监测的功能，其本身也有缺点：①由于每次测调只进行几个小时后即取出仪器，井下配水器水嘴处于固定状态，若地层压力或注水压力出现波动时，配水器无法实现自动调整，造成注水不准确；②只能实现短时间的流量实时监测，无法实现长期监测；③当需要调节分层流量时，必须先完成仪器对接才能进行调节，工序复杂，工作量大；④对水嘴投捞或调节时，也会面临大斜度井和水平井不易对接等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种通过电缆供电，实现井下与地面间数据通信的可长时间在井下工作的免投捞实时测控注水系统。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：

该免投捞实时测控注水系统包括地面控制器和井下测调配水单元，该井下测调配水单元与注水管连接，并包括至少一个井下测调配水器，该地面控制器连接于该井下测调配水器，并传输设定流量值给该井下测调配水器，该井下测调配水器根据设定流量值调节水嘴开度从而调节注水量，并测量注水层位的流量、压力和温度值，再将测量到的注水层位的流量、压力和温度值反馈给该地面控制器。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

该系统还包括电缆，该地面控制器通过该电缆与该井下测调配水器连接，该电缆采用不锈钢管铠装单芯设计，为该井下测调配水器供电，并进行该地面控制器和该井下测调配水器间数据和控制指令的双向传输。

该井下测调配水单元包括了多个井下测调配水器，所述多个井下测调配水器并联连接，测量各个对应注水层位的流量、压力和温度数据。该系统还包括过电缆密封装置，每个井下测调配水器的上方和下方均设置有用于密封相应注水层的该过电缆密封装置，最下一级的该井下测调配水器下方的该过电缆密封装置与该井下测调配水器连为一体作为该电缆的堵头，该过电缆密封装置设置有用于通过注水管的孔。

该地面控制器包括第一放大滤波电路、地面控制芯片和输入模块，该输入模块连接于该地面控制芯片，用以输入设定流量值，该地面控制芯片连接于该第一放大滤波电路，将设定流量值进行编码，并将编码后的设定流量值传输给该第一放大滤波电路，该第一放大滤波电路连接于该井下测调配水器，以将编码后的设定流量值进行放大滤波，并将放大滤波后的设定流量值传输给该井下测调配水器。该地面控制器还包括显示模块，该显示模块连接于该地面控制芯片，该第一放大滤波电路接收该井下测调配水器反馈的经第二放大滤波电路进行放大滤波的注水层位的流量、压力和温度数据，该地面控制芯片将第一放大滤波电路接收的注水层位的流量、压力和温度数据进行解码，并将解码后的注水层位的流量、压力和温度数据传输给该显示模块进行显示。该地面控制器还包括电源，该电源连接于该地面控制芯片、该第一放大滤波电路和该井下测调配水器，为该地面控制芯片、该第一放大滤波电路和该井下测调配水器供电。

该井下测调配水器包括水嘴、电机、井下控制芯片、第二放大滤波电路，该第二放大滤波电路连接于该地面控制器，并将该地面控制器传输过来的经过放大滤波的设定流量值传输给井下控制芯片，该井下控制芯片连接于该第二放大滤波电路，将设定流量值进行解码，并根据解码后的设定流量值控制该电机，该电机连接于该井下控制芯片，并在该井下控制芯片的控制下控制该水嘴的开度，进而控制该井下测调配水器的实际流量。该井下测调配水器还包括流量传感器、压力传感器和温度传感器，该流量传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的流量数据，并将采集的流量数据传输给该井下控制芯片，该压力传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的压力数据，并将采集的压力数据传输给该井下控制芯片，该温度传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的温度数据，并将采集的温度数据传输给该井下控制芯片，该井下控制芯片将采集的注水层位的流量、压力、温度数据换算成实际流量值、实际压力值、实际温度值，再将实际流量值、压力值、温度值进行编码，经将编码后的实际流量值、压力值、温度值传输给该第二放大滤波电路，该第二放大滤波电路将编码后的实际流量值、压力值、温度值进行放大滤波，并反馈给该地面控制器。

当实际流量值与设定流量值的差值大于或小于允许误差值时，该井下控制芯片控制该电机转动调节该水嘴的开度，从而调节流量大小。

本实用新型中的免投捞实时测控注水系统，以电缆为载体，使用一根电缆连接井下单个或多个注水层位的井下测调配水器，同时测得、获取多个层位的流量、压力和温度数据；能够在地面通过电缆实时对井下各个层位的压力、温度、流量数据、流量调配过程和流量变化进行直读、监测，并将各层的数据显示出来；当需要人为改变注水层注水量时，在地面通过电缆向井下测调配水器发送控制命令，对井下各层注水量大小进行人工调整；当分层注水量受压力波动影响而偏离配注时，系统根据误差设定自动控制电机运转开关水嘴，从而调整注水量满足配注要求，不需人工干预；系统可通过不同注水层段间水嘴后压力比较自动判断封隔器密封性，消除了需要下入仪器验封时对管柱工作可靠性的影响因素；在地面通过电缆为井下测调配水器供电，而不是由以往配水器的井下电池提供，缩小了整体体积，延长了配水器在井工作时间，使注水量调配更加可靠。该免投捞实时测控注水系统只需一次管柱施工就可以完成精细分注控制，可自动实时监测小层注水压力和吸水指数，为区块单元的整体开发决策提供依据，该注水系统尤其可以解决目前油田大斜度井和水平井无法投捞测调的问题。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施例的结构图；

图2为本实用新型一具体实施例中井下测调配水器与地面控制器的连接框图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下：

如图1所示，图1为本实用新型的免投捞实时测控注水系统的结构图。该免投捞实时测控注水系统包括地面控制器3、电缆1、与注水管连接的井下测调配水器2，其井下测调配水器2可以多个并联，以满足不同注水层数的要求。

所述井下测调配水器2与地面控制器3通过电缆1连接。

所述电缆1采用不锈钢管铠装单芯设计，为井下测调配水器2供电，实现地面控制器3和井下测调配水器2间数据和控制指令的双向传输。

所述地面控制器3包括电源31、第一放大滤波电路32、地面控制芯片33、与地面控制芯片33连接的输入模块34和显示模块35，所述电源31向地面控制芯片33供电，所述输入模块34主要是输入注水井的预设注水量、重新确定的注水量值、间隔注水时间等数据，所述地面控制芯片33还包括地面编解码单元，该地面编解码单元对输入模块34输入的数据进行编码，并将编码信号传输给第一放大滤波电路32，第一放大滤波电路32通过电缆1将上述编码信号传输给井下测调配水器部分；该地面编解码单元也对第一放大滤波电路32接收的井下编码信号就行解码，并传输给显示模块35显示。

所述井下测调配水器2包括水嘴21、电机22、流量传感器23、压力和温度传感器24、井下控制芯片25、第二放大滤波电路26，所述流量传感器23、压力和温度传感器24的输出端接井下控制芯片25，所述第二放大滤波电路26通过电缆1接收第一放大滤波电路32的编码信号，并传输给井下控制芯片25，所述井下控制芯片25包括电机控制单元、井下编解码单元，井下编解码单元将第二放大滤波电路26接收到的编码信号进行解码，并将解码后的数据传输给电机控制单元，所述电机控制单元一端与电机22连接，所述电机22用于控制水嘴21的开度，电机控制单元另一端与地面控制器连接；井下控制芯片25还包括刻度换算单元，所述刻度换算单元的一端分别与流量传感器、压力和温度传感器连接，将采集的注水层位的流量、压力、温度数据换算成实际流量值、实际压力值、实际温度值，实际流量值、压力值、温度值再经井下控制芯片25的井下编解码单元编码，经第二放大滤波电路26、电缆1、第一放大滤波电路32输送到地面控制芯片33的地面编解码单元解码后，通过显示模块35显示。

所述井下控制芯片25的井下编解码单元与第二滤波电路26连接。

所述地面控制芯片33的地面编解码单元与第一滤波电路32连接。

所述第一滤波电路32与第二滤波电路26之间通过电缆1连接。

所述电源31通过电缆1给地面控制芯片33、井下控制芯片25及内部各工作单元、第一放大滤波电路32、第二放大滤波电路26供电。

所述井下测调配水器2的上方和下方均设置有用于密封相应注水层的过电缆密封装置，其最下一级的测调配水器2下方的过电缆密封装置与测调配水器连为一体作为电缆的堵头，所述过电缆密封装置设置有用于通过注水管的孔。

所述显示模块35可采用现有手段，例如显示器，或打印显示；显示模块35可以根据需要显示流量传感器23、压力和温度传感器24测得的实际流量值、压力值、温度值，以及设定流量值、重新确定的注水量值、间隔注水时间等。

本实用新型中的免投捞实时测控注水系统，其工作原理是：

(1)在地面通过地面控制器3的输入模块34将各注水层井下测调配水器2的设定流量值输入至地面控制芯片33，经地面控制芯片33的地面编解码单元编码后传输至第一放大滤波电路32，再经过电缆1传输至井下测调配水器2的第二放大滤波电路26，再传输至井下控制芯片25的井下编解码单元，经井下编解码单元解码后发送给井下控制芯片25的电机控制单元；

(2)各注水层井下测调配水器2的电机控制单元根据设定流量值控制电机22转动调节水嘴21开度，进行自动注水；同时，各注水层的流量传感器23、压力和温度传感器24采集各层位的流量、压力、温度数据，经井下控制芯片25的刻度换算单元换算成实际流量值、实际压力值、实际温度值，实际流量值、压力值、温度值再经井下控制芯片25的井下编解码单元编码，经第二放大滤波电路26、经电缆1、经第一放大滤波电路32输送到地面控制芯片33的地面编解码单元解码后，通过显示模块35显示；

(3)自动注水过程中，不需要人工调整时，可以在无人操作下由井下流量传感器23测得实时数据，与地面设定流量数据比较，并将差值传输到井下控制芯片25的电机控制单元，若差值超过允许误差限度，则电机控制单元控制电机22转动调节水嘴21开度，完成流量调节，达到预期注水量，实现注水层精确注水，若差值在允许误差限度内，水嘴开度不变，所述允许误差限度是根据不同的井况给出不同的值，没有严格意义上的定值。同时也能够在地面通过电缆1实时对井下各个层位的压力、温度、流量数据、流量调配过程和流量变化进行直读、监测，并将各层的数据通过显示模块35显示出来，及时发现井下问题，避免造成重大损失。

(4)当需要人为改变注水层注水量时，通过地面控制器3的输入模块34输入新的注水量设定值，然后重复上述工作原理中的(1)、(2)、(3)。

图2为本实用新型的免投捞实时测控注水系统的一具体实施例中井下测调配水器和地面控制器的连接框图。地面控制器11通过电缆12与井下测调配水单元相连，井下测调配水单元包括了三个井下测调配水器，第一测调配水器14上方设置有第一过电缆密封装置13，下方设置有第二过电缆密封装置15，第二测调配水器16上方设置有第二过电缆密封装置15，下方设置有第三过电缆密封装置17，第三测调配水器18上方设置有第三过电缆密封装置17，下方设置有第四过电缆密封装置，由于第四过电缆密封装置为最下一级测调配水器的末端密封装置，所以此装置与测调配水器18连为一体，作为电缆末端的堵头。上述过电缆密封装置用于密封相应注水层，过电缆密封装置上设置有用于通过注水管的孔。其具体工作步骤是：

(1)地面控制器向各井下测调配水器输入设定流量值：

在地面通过地面控制器的输入模块将各注水层井下测调配水器的设定流量值输入至地面控制芯片，经地面控制芯片的地面编解码单元编码后传送至各井下控制芯片的井下编解码单元，经井下编解码单元解码后发送给电机控制单元；

(2)井下测调配水器自动注水并反馈信息给地面控制器：

各注水层的电机控制单元根据设定流量值控制电机转动调节水嘴开度，进行自动注水；同时，各注水层的流量传感器、压力传感器、温度传感器采集各层位的流量、压力、温度数据，经井下控制芯片的刻度换算单元换算成实际流量值、实际压力值、实际温度值，实际流量值、压力值、温度值再经井下控制芯片的井下编解码单元编码，输送到地面控制芯片的地面编解码单元解码后，通过显示模块显示；当实际流量值与设定的注水值差值大于或小于允许误差值时，井下控制芯片控制电机转动调节水嘴开度，从而调节流量大小。当实际流量值与设定值差值在允许误差值范围内时，不调节流量。上述允许误差值是根据不同的井况给出不同的值，没有严格意义上的定值。

(3)重新确定注水量：

在出现增产增压等实际生产需求而改变注水量时，将重新确定的注水量值输送至地面控制芯片，重复上述工作步骤(1)、(2)。

Claims (8)

1.一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该系统包括地面控制器和井下测调配水单元，该井下测调配水单元与注水管连接，并包括至少一个井下测调配水器，该地面控制器连接于该井下测调配水器，并传输设定流量值给该井下测调配水器，该井下测调配水器根据设定流量值调节水嘴开度从而调节注水量，并测量注水层位的流量、压力和温度值，再将测量到的注水层位的流量、压力和温度值反馈给该地面控制器；该系统还包括电缆，该地面控制器通过该电缆与该井下测调配水器连接，该电缆采用不锈钢管铠装单芯设计，为该井下测调配水器供电，并进行该地面控制器和该井下测调配水器间数据和控制指令的双向传输；该系统另还包括过电缆密封装置，每个井下测调配水器的上方和下方均设置有用于密封相应注水层的该过电缆密封装置，最下一级的该井下测调配水器下方的该过电缆密封装置与该井下测调配水器连为一体作为该电缆的堵头，该过电缆密封装置设置有用于通过注水管的孔。

2.根据权利要求1所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该井下测调配水单元包括了多个井下测调配水器，所述多个井下测调配水器并联连接，测量各个对应注水层位的流量、压力和温度数据。

3.根据权利要求1所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该地面控制器包括第一放大滤波电路、地面控制芯片和输入模块，该输入模块连接于该地面控制芯片，用以输入设定流量值，该地面控制芯片连接于该第一放大滤波电路，将设定流量值进行编码，并将编码后的设定流量值传输给该第一放大滤波电路，该第一放大滤波电路连接于该井下测调配水器，以将编码后的设定流量值进行放大滤波，并将放大滤波后的设定流量值传输给该井下测调配水器。

4.根据权利要求3所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该地面控制器还包括显示模块，该显示模块连接于该地面控制芯片，该第一放大滤波电路接收该井下测调配水器反馈的经第二放大滤波电路进行放大滤波的注水层位的流量、压力和温度数据，该地面控制芯片将第一放大滤波电路接收的注水层位的流量、压力和温度数据进行解码，并将解码后的注水层位的流量、压力和温度数据传输给该显示模块进行显示。

5.根据权利要求3所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该地面控制器还包括电源，该电源连接于该地面控制芯片、该第一放大滤波电路和该井下测调配水器，为该地面控制芯片、该第一放大滤波电路和该井下测调配水器供电。

6.根据权利要求1所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该井下测调配水器包括水嘴、电机、井下控制芯片、第二放大滤波电路，该第二放大滤波电路连接于该地面控制器，并将该地面控制器传输过来的经过放大滤波的设定流量值传输给井下控制芯片，该井下控制芯片连接于该第二放大滤波电路，将设定流量值进行解码，并根据解码后的设定流量值控制该电机，该电机连接于该井下控制芯片，并在该井下控制芯片的控制下控制该水嘴的开度，进而控制该井下测调配水器的实际流量。

7.根据权利要求6所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于该井下测调配水器还包括流量传感器、压力传感器和温度传感器，该流量传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的流量数据，并将采集的流量数据传输给该井下控制芯片，该压力传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的压力数据，并将采集的压力数据传输给该井下控制芯片，该温度传感器连接于该井下控制芯片，并采集注水层位的温度数据，并将采集的温度数据传输给该井下控制芯片，该井下控制芯片将采集的注水层位的流量、压力、温度数据换算成实际流量值、实际压力值、实际温度值，再将实际流量值、压力值、温度值进行编码，经将编码后的实际流量值、压力值、温度值传输给该第二放大滤波电路，该第二放大滤波电路将编码后的实际流量值、压力值、温度值进行放大滤波，并反馈给该地面控制器。

8.根据权利要求7所述的一种免投捞实时测控注水系统，其特征在于当实际流量值与设定流量值的差值大于或小于允许误差值时，该井下控制芯片控制该电机转动调节该水嘴的开度，从而调节流量大小。