CN208702393U - 同井智能注采工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种同井智能注采工艺管柱，涉及石油、天然气开采技术领域，解决了现有技术存在同一口井中采掘油气的同时进行注水难度较大、效率低的技术问题。该同井智能注采工艺管柱，包括注采工具以及封隔工具，封隔工具以及注采工具均设置在油气井的生产层位；注采工具存在压裂流体通道，注采工具上或注采工具与封隔工具之间存在油气输送通道，压裂流体通道与油气输送通道彼此独立，油气井外的压裂流体能经过压裂流体通道压裂相邻的至少两个不同深度位置的腔室所对应的相邻地层，地层被压裂后流出的油气能通过油气输送通道输出至油气井外。本实用新型用于防砂井或非防砂井中提高油气开采的智能化、自动化程度以及采油的效率。

Description

同井智能注采工艺管柱

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气开采技术领域，尤其涉及一种同井智能注采工艺管柱。

背景技术

油田开采过程中需要在同一口井中，既能实现分层采油，又能实现分层注水。现有的工艺技术仅能够实现在同一口井中分上下两层，其中一层注水，另一层采油，不能够在同一口井中实现多层采油或多层注水(注入井底以压裂地层的压裂流体一般主要成分为水所以注入压裂流体一般称为注水)，更不能够在同一口井中实现既多层采油又多层注水的工艺要求。然而在同一口井中实现既多层采油又多层注水是油田开发中急需的一种采油工艺技术。

本申请人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术不能够在同一口井中实现多层采油的同时又实现多层注水，导致现有技术存在同一口井中采掘油气难度较大、效率低的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的至少一个目的是提出一种同井智能注采工艺管柱，解决了现有技术存在同一口井中采掘油气的同时进行注水难度较大、效率低的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

上述本实用新型提供的任一技术方案可以产生如下技术效果：

本实用新型提供的一种同井智能注采工艺管柱，包括注采工具以及封隔工具，其中：所述封隔工具以及所述注采工具均设置在油气井的生产层位；

所述注采工具设置在封隔工具之间，所述封隔工具能将所述油气井内壁与所述注采工具周向外壁之间的区域分隔为至少三个沿井深方向分布的彼此独立的腔室，且每个所述腔室与一级地层相对应；

所述注采工具存在压裂流体通道，所述注采工具上或所述注采工具与所述封隔工具之间存在油气输送通道，所述压裂流体通道与所述油气输送通道彼此独立，所述油气井外的压裂流体能经过所述压裂流体通道压裂相邻的至少两个不同深度位置的腔室所对应的相邻所述地层，地层被压裂后流出的油气能通过其他地层对应的所述腔室内的所述油气输送通道输出至所述油气井外。

优选地，不同深度位置的所述腔室的数目优选为3-6个(当然数目可以根据实际需要任意设置)。

优选地，所述注采工具包括筒体、流体通口控制阀以及驱动机构，其中：

所述筒体具有中心通道以及流体通口，所述中心通道与所述流体通口相连通且形成所述压裂流体通道的至少部分区段或形成所述油气输送通道的至少部分区段；

所述驱动机构与所述流体通口控制阀相连接且能带动所述流体通口控制阀打开、关闭所述流体通口。

优选地，所述注采工具(同井注采工艺管柱)为上部合采下部分注工具管柱、上部合注下部分采工具管柱、上部分采下部分注工具管柱或上部分注下部分采工具管柱，其中：

所述上部合采下部分注工具管柱其还包括上油管，所述上油管的底部端口与所述筒体上的中心通道相连通，所述中心通道形成压裂流体通道；所述上油管的顶部端口与所述注采工具外的压裂流体传送管道连通；所述压裂流体能依次通过所述上油管进入所述筒体上的压裂流体通道并从打开状态的所述流体通口喷出以压裂地层；所述上油管的外壁与所述封隔工具之间形成所述油气输送通道，所述油气能通过所述油气输送通道流入所述上油管所在的腔室，并被所述上油管上方的吸油装置吸出；所述上油管与至少两个所述腔室所在的所述封隔工具之间形成一个合采腔室，所述筒体外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

所述上部合注下部分采工具管柱其还包括带有旁通转换接头的上油管，所述上油管的中心通道形成所述压裂流体通道，所述压裂流体能经过所述上油管的中心通道、所述旁通转换接头喷出以压裂地层；所述油气能通过所述筒体内的油气输送通道进入所述上油管上的油气通道，并被所述上油管上方的吸油装置吸出；所述上油管与至少两个所述腔室所在的所述封隔工具之间形成一个合注腔室，所述筒体外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室；

所述上部分采下部分注工具管柱包括上部分采工具以及下部分注工具，所述上部分采工具的中心通道的底部端口与所述下部分注工具的中心通道相连通，且所述压裂流体能经过所述上部分采工具的中心通道、所述下部分注工具的中心通道后由所述下部分注工具的出流喷出以压裂地层；所述油气至少能通过所述上部分采工具的流体通口进入所述上部分采工具上的油气输送通道，并被所述上部分采工具上方的吸油装置吸出；所述上部分采工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室，所述下部分注工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

所述上部分注下部分采工具管柱包括上部分注工具以及下部分采工具，所述上部分注工具的中心通道形成所述压裂流体通道且与所述注采工具外的压裂流体传送管道连通；所述压裂流体能依次经过所述注采工具外的压裂流体传送管道、所述上部分注工具的中心通道从所述压裂流体出口喷出以压裂地层；所述油气能依次通过所述下部分采工具上的流体通口、中心通道进入所述上部分注工具上的油气通道，并被所述上部分注工具上方的吸油装置吸出；所述上部分注工具的外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室，所述下部分采工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室。

优选地，所述驱动机构包括电机以及减速器，所述电机通过所述减速器与所述流体通口控制阀相连接。

优选地，所述注采工具还包括电池组以及控制检测电路，所述电机与所述电池组电连接且能从所述电池组获取电能；所述控制检测电路与所述电池组以及所述电机电连接，且所述控制检测电路能控制所述电机主轴正传、反转或停止。

优选地，所述筒体包括外筒以及中心管，所述中心管与所述外筒之间设置有扶正块，且所述中心管通过所述扶正块与所述外筒保持平行的状态，所述中心管能输送所述压裂流体或油气。

优选地，所述封隔工具包括封隔器、筛管、盲管以及插入隔离密封装置，其中：

所述封隔器以及所述插入隔离密封装置共同形成所述腔室的顶部或所述腔室的底部，所述筛管、盲管相连接且共同介于所述注采工具与所述油气井内壁并将所述注采工具与所述油气井内壁间隔为内部环形腔室以及外部环形腔室，所述压裂流体能经过所述筛管从所述内部环形腔室进入外部环形腔室，所述油气能经过所述筛管从所述外部环形腔室进入内部环形腔室。

优选地，所述同井智能注采工艺管柱还包括防污阀以及电泵机组，所述防污阀设置在最上层的所述腔室上，且所述防污阀打开时，所述腔室的油气能被所述电泵机组形成的吸油装置泵送至所述油气井之外；

所述同井智能注采工艺管柱还包括上油管挂、下油管挂、注采Y接头、连接油管以及丢手管柱，其中：

所述压裂流体依次通过上油管挂、所述注采Y接头、连接油管以及丢手管柱进入所述注采工具；

所述油气经过所述注采Y接头、下油管挂被泵送至油气井之外。

优选地，所述同井智能注采工艺管柱还包括压裂流体送入管道以及与所述压裂流体送入管道连通的压裂流体注入管道，其中：

所述压裂流体送入管道设置有入流口，所述压裂流体注入管道设置有出流口且所述出流口与所述同井智能注采工艺管柱的压裂液入口相连通；

所述压裂流体送入管道上加装有地面远程控制装置，其至少包括显示屏、主控制板、通讯控制模块、存储模块、超声波流量计、来水压力计、主控制阀以及注水压力计。

本实用新型任一技术方案至少可以产生如下的技术效果：

本实用新型压裂流体通道与油气输送通道彼此独立，油气井外的压裂流体能经过压裂流体通道压裂相邻的至少两个不同深度位置的腔室所对应的相邻地层，地层被压裂后流出的油气能通过其他(优选至少两级)地层对应的腔室内的油气输送通道输出至油气井外，由此采油与注水(或注入的其他压裂流体)彼此不仅不冲突，而且可以同时进行，实现了在同一口井中多层注水的同时采油(优选为同时多层采油)，工作效率大大提高了，优选方案中还可以实现远程控制，所以解决了现有技术存在同一口井中采掘油气的同时进行注水难度较大、效率低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例提供的上部合采下部分注的同井智能注采工具的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的上部合注下部分采的同井智能注采工具的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的下部分注上部分采的同井智能注采工具的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的上部分注下部分采的同井智能注采工具的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的同井智能注采工具(智能分采工具或智能分注工具)的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的多层防砂井基本管柱的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的同井智能注采工具地面控制器的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的同井智能注采工具中上部分注下部分采工具管柱的剖视示意图；

图9为本实用新型实施例提供的同井智能注采工具中上部分注下部分采工具管柱的轴向透视示意图；

图中标记：1、上接头；2、外筒；3、(低压)电机；4、减速器；5、水嘴控制阀(或称水嘴控制器、水嘴控制阀板)；6、下接头；7、扶正块；8、石英压力计；9、(检测电路及)接收器；10、数据存储器；11、电池组；12、中心管；13、上油管挂；14、液压控制管线；15、下油管挂；16、NU油管；17、过电缆封隔器；18、注采Y接头；19、EU油管；20、扶正器；21、洗井阀；22、丢手管柱；23、注采分流工具；24、SNU油管；25、插入隔离密封(装置)；26、智能分注工具；27、SNU引鞋；28、油管；29、安全阀；30、电缆；31、深井安全阀；32、电泵机组；33、防污阀；34、定位密封；35、旁通转换接头；36、智能分采工具；37、圆堵；38、顶部封隔器(带密封筒)；39、盲管；40、筛管；41、隔离封隔器(带密封筒)；42、底部封隔器；43、油气井；44、通讯控制模块；45、主控制板；46、存储模块；47、显示屏；48、超声波流量计；49、来水压力计；50、控制电路；51、主控制阀；52、注水压力计；53、活接丝扣；54、出水口；55、活接丝扣；56、入水口；57、上部分注下部分采工具管柱；58、中心通道；59、压裂流体出口；60、油气通道；Y、油气流动方向；S、压裂流体(通常为水)流动方向；A、地层；B、地层；C、地层；D、地层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图1-图7对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种同井智能注采工艺管柱，可以在同一口井中实现多层采油，又实现多层注水，其可以产生的技术效果至少包括：

(1)作业简单，测调周期短，节省人力、时间、空间和资金。

(2)能够实现多层防砂井的下部分层注水或分层采油。

(3)能够实现无线远程测调分层注水，分层采油，达到精细化，智能化注水。

(4)通过读取各层嘴前嘴后的压力变化，能够随时验封，了解井下隔离封隔情况

(5)可实时监控分层注水情况

(6)适用于大斜度井、水平井多层分注、分采

(7)一趟管柱就可以完成分层采油、分层试油、分层找水、卡堵水、生产、配产以及分层注水的全过程。

如图1-图9所示，本实用新型实施例提供的一种同井智能注采工艺管柱，包括注采工具以及封隔工具，其中：

封隔工具以及注采工具均设置在油气井43的生产层位(图中为井底)；

注采工具设置在封隔工具之间，封隔工具能将油气井43内壁与注采工具周向外壁之间的区域分隔为至少三个沿井深方向分布的彼此独立的腔室，且每个腔室与一级地层相对应；

注采工具存在压裂流体通道，注采工具上或注采工具与封隔工具之间存在油气输送通道，压裂流体通道与油气输送通道彼此独立，油气井43外的压裂流体能经过压裂流体通道压裂相邻的至少两个(即两个以上个)不同深度位置的腔室所对应的相邻地层，地层被压裂后流出的油气能通过其他地层对应的腔室内的油气输送通道输出至油气井43外。

本实用新型压裂流体通道与油气输送通道彼此独立，油气井43外的压裂流体能经过压裂流体通道压裂相邻的至少两个不同深度位置的腔室所对应的相邻地层，地层被压裂后流出的油气能通过其他(优选至少两级)地层对应的腔室内的油气输送通道输出至油气井43外，由此采油与注水(或注入其他压裂流体)彼此不仅不冲突，而且可以同时进行，实现了在同一口井中多层注水的同时采油(优选为同时多层采油)，工作效率大大提高了。

作为可选地实施方式，不同深度位置的腔室的数目为3-6个(当然数目可以根据实际需要任意设置)。地层被压裂后流出的油气能通过其他至少两级地层对应的腔室内的油气输送通道输出至油气井43外。这样实现了在同一口井中单层或多层注水的同时单层或多层的采油。

作为可选地实施方式，注采工具包括筒体、流体通口控制阀以及驱动机构，其中：

筒体具有中心通道以及流体通口，中心通道与流体通口相连通且形成压裂流体通道的至少部分区段或形成油气输送通道的至少部分区段；

驱动机构与流体通口控制阀相连接且能带动流体通口控制阀打开、关闭流体通口。

作为可选地实施方式，注采工具为上部合采下部分注工具管柱、上部合注下部分采工具管柱、上部分采下部分注工具管柱或上部分注下部分采工具管柱，其中：

上部合采下部分注工具管柱其还包括上油管，上油管的底部端口与筒体上的中心通道相连通，中心通道形成压裂流体通道；上油管的顶部端口与注采工具外的压裂流体传送管道连通；压裂流体能依次通过上油管进入筒体上的压裂流体通道并从打开状态的流体通口喷出以压裂地层；上油管的外壁与封隔工具之间形成油气输送通道，油气能通过油气输送通道流入上油管所在的腔室，并被上油管上方的吸油装置吸出；上油管与至少两个腔室所在的封隔工具之间形成一个合采腔室，筒体外壁与至少两个相邻的腔室中每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

上部合注下部分采工具管柱其还包括带有旁通转换接头的上油管，上油管的中心通道形成压裂流体通道，压裂流体能经过上油管的中心通道、旁通转换接头喷出以压裂地层；油气能通过筒体内的油气输送通道进入上油管上的油气通道，并被上油管上方的吸油装置吸出；上油管与至少两个腔室所在的封隔工具之间形成一个合注腔室，筒体外壁与至少两个相邻的腔室中每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室；

上部分采下部分注工具管柱包括上部分采工具以及下部分注工具，上部分采工具的中心通道的底部端口与下部分注工具的中心通道相连通，且压裂流体能经过上部分采工具的中心通道、下部分注工具的中心通道后由下部分注工具的出流喷出以压裂地层；油气至少能通过上部分采工具的流体通口进入上部分采工具上的油气输送通道，并被上部分采工具上方的吸油装置吸出；上部分采工具外壁与至少两个相邻的腔室中的每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室，下部分注工具外壁与至少两个相邻的腔室中每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

上部分注下部分采工具管柱包括上部分注工具以及下部分采工具，上部分注工具的中心通道形成压裂流体通道且与注采工具外的压裂流体传送管道连通；压裂流体能依次经过注采工具外的压裂流体传送管道、上部分注工具的中心通道从压裂流体出口喷出以压裂地层；油气能依次通过下部分采工具上的流体通口、中心通道进入上部分注工具上的油气通道，并被上部分注工具上方的吸油装置吸出；上部分注工具的外壁与至少两个相邻的腔室中的每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室，下部分采工具外壁与至少两个相邻的腔室中的每个腔室所在的封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室。

作为可选地实施方式，驱动机构包括电机以及减速器，电机通过减速器与流体通口控制阀相连接。

作为可选地实施方式，注采工具还包括电池组以及控制检测电路，电机与电池组电连接且能从电池组获取电能；控制检测电路与电池组以及电机电连接，且控制检测电路能控制电机主轴正传、反转或停止。

作为可选地实施方式，筒体包括外筒以及中心管，中心管与外筒之间设置有扶正块，且中心管通过扶正块与外筒保持平行的状态，中心管能输送压裂流体或油气。

作为可选地实施方式，封隔工具包括封隔器、筛管40、盲管39以及插入隔离密封装置25，其中：

封隔器以及插入隔离密封装置25共同形成腔室的顶部或腔室的底部，筛管40、盲管39相连接且共同介于注采工具与油气井43内壁并将注采工具与油气井43内壁间隔为内部环形腔室以及外部环形腔室，压裂流体能经过筛管40从内部环形腔室进入外部环形腔室，油气能经过筛管40从外部环形腔室进入内部环形腔室。

作为可选地实施方式，同井智能注采工艺管柱还包括防污阀33以及电泵机组，防污阀33设置在最上层的腔室上，且防污阀33打开时，腔室的油气能被电泵机组形成的吸油装置泵送至油气井43之外；

同井智能注采工艺管柱还包括上油管挂13、下油管挂15、注采Y接头18、连接油管以及丢手管柱22，其中：

压裂流体依次通过上油管挂13、注采Y接头18、连接油管以及丢手管柱22进入注采工具；油气经过注采Y接头18、下油管挂15被泵送至油气井43之外。

作为可选地实施方式，同井智能注采工艺管柱还包括压裂流体送入管道以及与压裂流体送入管道连通的压裂流体注入管道，其中：

压裂流体送入管道设置有入流口，压裂流体注入管道设置有出流口且出流口与同井智能注采工艺管柱的压裂液入口相连通；

压裂流体送入管道上加装有地面远程控制装置，其至少包括显示屏、主控制板、通讯控制模块、存储模块、超声波流量计、来水压力计、主控制阀以及注水压力计。

下文详细说明本实用新型的优选实施例：

实施例1：

本实用新型工艺管柱A能够实现同一口井中上部合采下部分注，(见图1)合采分注管柱由丢手下体、防污染阀、注采分流工具、定位插入密封、油管、隔离密封和智能注采工具等组成。与工艺管柱A配套的注采管柱(见图1)，由上油管挂、下油管挂、井下安全阀、过电缆封隔器、放气阀、注采Y接头、电泵机组、洗井阀、扶正器、插入密封等组成。如果不使用丢手管柱，与下部管柱就是油管丝扣连接。

上部合采下部分注(图1)

图1中A、B、C以及D为原有的防砂层段，上部A层、B层合采，下部C层、D层分注。油气输送通道，A层、B层液体通过注采分流工具进入定位插入密封上部的套管环空，由电潜泵举升至注采Y接头上部，进入内外同心管的油气输送通道，到达采油树下油管挂的油管四通，液体进入采油流程。(油气流动方向可见空心箭头Y所示)

C层、D层注水，液体通上油管四通进入上油管挂，从同心管柱内管柱油管到达注采Y接头，然后进入下部油管，通过定位插入密封处的注采分流工具，进入定位密封下部管柱，到达C层、D层智能分注工具，根据配注要求分别注入各自层段，达到精确配注。(压裂流体的流动方向可见实心箭头S所示)

实施例2：

本实用新型工艺管柱B能够实现同一口井中上部合注下部分采，(见图2)合注分采管柱由丢手下体、防污染阀、注采分流工具、定位插入密封、中心管、旁通分流接头(或称旁通转换接头)、外管、隔离密封和智能注采工具等组成。与工艺管柱B配套的注采管柱(见图2)，由上油管挂、下油管挂、井下安全阀、过电缆封隔器、放气阀、注采Y接头、电泵机组、洗井阀、扶正器、插入密封等组成。如果不使用丢手管柱，与下部管柱就是油管丝扣连接。

上部合注下部分采(图2)

图中A、B、C以及D为原有的防砂层段，A层、B层合注，C层、D层分采。压裂流体通道(实心箭头S示意出了压裂流体的流动方向)，上部是合注，液体通上油管四通进入上油管挂，从同心管柱内管柱油管到达注采Y接头，进入下部油管，然后通过定位插入密封处的注采分流工具，进入A层、B层合注层，经旁通转换接头进入A层B层注水层系。

采油层系C层、D层为分采，C层、D层液体通过智能分采工具，按设计要求开采，油气流经注水层段AB层的内外管环空通道，通过注采分流工具进入定位插入密封上部的套管环空，由电潜泵举升至注采Y接头上部，然后进入内外同心管的环空油气输送通道，到达采油树下油管挂的油管四通，液体进入采油流程。(空心箭头Y示意出了油气的流动方向)

实施例3：

上部分采下部分注(图3)

本实用新型工艺管柱能够C实现同一口井中上部分采下部分注，(见图3)分采分注管柱由丢手下体、防污染阀、注采分流工具、定位插入密封、中心管、外管、隔离密封和智能注采工具等组成。与工艺管柱C配套的注采管柱(见图3)，由上油管挂、下油管挂、井下安全阀、过电缆封隔器、放气阀、注采Y接头、电泵机组、洗井阀、扶正器、插入密封等组成。如果不使用丢手管柱，与下部管柱就是油管丝扣连接。

图3中A、B、C以及D为原有的防砂层段，A层、B层分采，C层、D层分注。A层、B层产出液体通过智能分采工具，按设计要求进行地面控制开采，液体进入AB层同心管柱的内外管环空通道，通过注采分流工具进入定位插入密封上部的套管环空，由电潜泵举升至注采Y接头上部，进入注采Y接头上部内外同心管的环空油气输送通道，到达采油树下油管挂的油管四通，液体进入采油流程。油气输送通道(空心箭头Y示意出了油气的流动方向)

C层、D层注水，液体通上油管四通进入上油管挂，从同心管柱的内管柱油管到达注采Y接头，经注采Y接头进入下部油管，通过定位插入密封处的注采分流工具，进入A层B层的同心管柱的中心管，经中心管到达智能分注工具，根据配注要求分别注入各自层段，达到精确配注。(实心箭头S示意出了压裂流体的流动方向)

实施例4：

上部分注下部分采(图4)

本实用新型工艺管柱能够D实现同一口井中上部分注下部分采，(见图4)分注分采管柱由丢手下体、防污染阀、注采分流工具、定位插入密封、中心管、外管、隔离密封和智能注采工具等组成。与工艺管柱A配套的注采管柱(见图4)，由上油管挂、下油管挂、井下安全阀、过电缆封隔器、放气阀、注采Y接头、电泵机组、洗井阀、扶正器、插入密封等组成。如果不使用丢手管柱，与下部管柱就是油管丝扣连接。

图4中A、B、C以及D为原有的防砂层段，A层、B层分注，C层、D层分采。A层、B层注水，液体通上油管四通进入上油管挂，从同心管柱的内管柱油管到达注采Y接头，经注采Y接头进入下部油管，通过定位插入密封处的注采分流工具，进入A层B层的同心管柱的中心管，经中心管到达智能分注工具，根据配注要求分别注入各自层段，达到精确配注。(实心箭头S示意出了压裂流体的流动方向)

C层、D层产出油气通过智能分采工具，按设计要求进行地面控制开采，油气进入AB层同心管柱的内外管环空通道，通过注采分流工具进入定位插入密封上部的套管环空，由电潜泵举升至注采Y接头上部，进入注采Y接头上部内外同心管的环空油气输送通道，到达采油树下油管挂的油管四通，液体进入采油流程。

作为优选的实施方式，工艺管柱上安装的智能注采工具(见图5)是这套管柱工艺的重要组成部分，智能注采工具由工作筒总成、检测电路、接收器、电池、通道管、数据储存器、低压电动机、减速器及开关器、嘴前嘴后石英压力计等部件组成。工作筒总成由上接头、丝杠接头、中间接头和下接头组成，通过螺纹和密封圈连接；配注芯包含正垂体结构、与测调仪连接接触调节结构，固定在配注套内部。智能注采工具设计有两个通道，一个通道是中心管通道A，另一个通通道是中心管个工作筒的环空通道B，在井下安装应用中，连接的油管如果有中心管，就可以形成注水和采油两个通道，如果只有外部单层油管，那A，B就是同想通的一个通道。

与井下工艺管柱配套的还有接入地面注水流程管线的智能井口控制装置(见图7)。其主要由控制电路、电动调节阀、超声波流量计、电子石英压力计等集成构成，采集地面及井下数据、储存并发送双向发送命令。是连接井下注水器和电脑终端的中枢机构，能够实现井口流量、压力数据采集与传送；井口控制指令接收与执行；井下流量、压力数据的接收与传送；井下智能注水工具控制指令转码发送。与之相配套的还有一套计算机远程控制软件系统，其主要由互联网、基地计算机网络系统、基地与井口控制器的通讯网络系统，能够实现基地与井口控制器通讯连接，实现人机对话；远程数据(总流量、分层流量、泵压力、注水压力、嘴前压力、嘴后压力)的接收、控制；基础计算机实时数据显示、存储、分析、处理、恒压、恒流控制。

工具的使用、安装步骤：

(1)首先下入丢手管柱

(2)然后下入注采回插管柱和电泵组合管柱

(3)下入内管组合

(4)采油树安装

在原井口采油树中间增加一个升高四通。

2-7/8”油管挂坐落在新四通中，悬挂内层注水管柱。

增加一个新的4-1/2”油管挂，放置在原油管头中。

注水、采水管线都增加地面安全阀。

(5)安装好采油树之后座封封隔器。井下工具管柱建立了2个生产通道即压裂流体通道和油气输送通道，由注采Y接头上部同心内管及下部电泵环空组成油气输送通道，Y接头上部同心内外管环空与其下部的管柱组成压裂流体通道到达目的层。

(6)改造注水管线流程，见图8

将地面控制器安装在注水管线上，首先根据安装要求，切开原注水管线，地面控制器的进水口和出水都焊接到原管线。对改造后的流程试压，保压30min，压力不降，试压合格。

(7)铺设220V电源线路，测试合格。

(8)铺设网络线路，测试合格。

井下智能注采工具远程控制

智能分采工具

通过地面通讯网络系统与井口控制器(图8)相联接，井口控制器与井下智能分注工具(图5)通过压电脉冲和特定通讯波相联，从而建立起基地、地面井口至井下的通讯链路。基地的计算机系统，安装有网络数据服务器和远程测调系统，在计算机控制端，发送指令给井口控制器(图8)，图8中通讯控制模块接收指令，传送给主控板，主控板编译后，传送给控制电路，控制主控阀开始动作，通过压裂流体通道发送特定波码信号给井下的智能分注工具(图5)，接收器收到特定的信号，编译后，确定要执行的命令，比如控制水嘴开关，读取采集井下的嘴前嘴后压力，水嘴开度和流量数据等等。在数据采集时，井下智能分注工具通过井下波码发送系统按特定的双波码发送至井口，井口控制器接收到该数据码后，直接通过网络系统传送至基地，服务器系统对波码解码后，按标准的数据格式录入数据库，从而实现对分层数据和地面数据的采集与处理，实现数据自动采集管理。

进行远程测调时，基地测调管理软件系统发送的控制指令，通过地面网络系统传送至井口控制器，调制解调测控系统根据远程指令类型，将指令转换为特定的控制码，并将控制码发送给井下的智能注水工具，智能注水工具接收到特定控制码后，自动识别控制码指令内容，并按指令内容对配水器的水嘴开度进行调节，通过不断改变水嘴的规格，达到改变水嘴流量的目的，实现远程无线测调各井下分层流量的目的。

智能分采工具控制原理

操作步骤(每个智能分采工具的执行编码不会相同)

(1)将泵的出水管线与井口套管连接，并打开套管阀门。将井下过电缆封隔器上的放气阀打开，打开洗井阀，再将套管阀门打开，打开井中压力平稳保持25分钟；(不能从油气输送通道打压，有单流阀)

(2)按每层智能分采工具特定的编码指令操作，直至编码全部发送完毕，即可控制井下工具的开启和关闭。

逐层打开开关工具，用地面量油、取样化验的方式确定每个层段产液量、产油量、含水比，然后调整无效循环层和特高含水层的智能分采工具的开度。工具是可以多级调节的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种同井智能注采工艺管柱，其特征在于：包括注采工具以及封隔工具，其中：

所述封隔工具以及所述注采工具均设置在油气井的生产层位；

所述注采工具设置在封隔工具之间，所述封隔工具能将所述油气井内壁与所述注采工具周向外壁之间的区域分隔为至少三个沿井深方向分布的彼此独立的腔室，且每个所述腔室与一级地层相对应；

所述注采工具存在压裂流体通道，所述注采工具上或所述注采工具与所述封隔工具之间存在油气输送通道，所述压裂流体通道与所述油气输送通道彼此独立，所述油气井外的压裂流体能经过所述压裂流体通道压裂相邻的至少两个不同深度位置的腔室所对应的相邻所述地层，地层被压裂后流出的油气能通过其他地层对应的所述腔室内的所述油气输送通道输出至所述油气井外。

2.根据权利要求1所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：不同深度位置的所述腔室的数目为3-6个。

3.根据权利要求1所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述注采工具包括筒体、流体通口控制阀以及驱动机构，其中：

所述筒体具有中心通道以及流体通口，所述中心通道与所述流体通口相连通且形成所述压裂流体通道的至少部分区段或形成所述油气输送通道的至少部分区段；

所述驱动机构与所述流体通口控制阀相连接且能带动所述流体通口控制阀打开、关闭所述流体通口。

4.根据权利要求3所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述注采工具为上部合采下部分注工具管柱、上部合注下部分采工具管柱、上部分采下部分注工具管柱或上部分注下部分采工具管柱，其中：

所述上部合采下部分注工具管柱其还包括上油管，所述上油管的底部端口与所述筒体上的中心通道相连通，所述中心通道形成压裂流体通道；所述上油管的顶部端口与所述注采工具外的压裂流体传送管道连通；所述压裂流体能依次通过所述上油管进入所述筒体上的压裂流体通道并从打开状态的所述流体通口喷出以压裂地层；所述上油管的外壁与所述封隔工具之间形成所述油气输送通道，所述油气能通过所述油气输送通道流入所述上油管所在的腔室，并被所述上油管上方的吸油装置吸出；所述上油管与至少两个所述腔室所在的所述封隔工具之间形成一个合采腔室，所述筒体外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

所述上部合注下部分采工具管柱其还包括带有旁通转换接头的上油管，所述上油管的中心通道形成所述压裂流体通道，所述压裂流体能经过所述上油管的中心通道、所述旁通转换接头喷出以压裂地层；所述油气能通过所述筒体内的油气输送通道进入所述上油管上的油气通道，并被所述上油管上方的吸油装置吸出；所述上油管与至少两个所述腔室所在的所述封隔工具之间形成一个合注腔室，所述筒体外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室；

所述上部分采下部分注工具管柱包括上部分采工具以及下部分注工具，所述上部分采工具的中心通道的底部端口与所述下部分注工具的中心通道相连通，且所述压裂流体能经过所述上部分采工具的中心通道、所述下部分注工具的中心通道后由所述下部分注工具的出流喷出以压裂地层；所述油气至少能通过所述上部分采工具的流体通口进入所述上部分采工具上的油气输送通道，并被所述上部分采工具上方的吸油装置吸出；所述上部分采工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室，所述下部分注工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室；

所述上部分注下部分采工具管柱包括上部分注工具以及下部分采工具，所述上部分注工具的中心通道形成所述压裂流体通道且与所述注采工具外的压裂流体传送管道连通；所述压裂流体能依次经过所述注采工具外的压裂流体传送管道、所述上部分注工具的中心通道从所述压裂流体出口喷出以压裂地层；所述油气能依次通过所述下部分采工具上的流体通口、中心通道进入所述上部分注工具上的油气通道，并被所述上部分注工具上方的吸油装置吸出；所述上部分注工具的外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分注腔室，所述下部分采工具外壁与至少两个相邻的所述腔室中的每个所述腔室所在的所述封隔工具之间各自均形成有对应的分采腔室。

5.根据权利要求3所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述驱动机构包括电机以及减速器，所述电机通过所述减速器与所述流体通口控制阀相连接。

6.根据权利要求5所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述注采工具还包括电池组以及控制检测电路，所述电机与所述电池组电连接且能从所述电池组获取电能；所述控制检测电路与所述电池组以及所述电机电连接，且所述控制检测电路能控制所述电机主轴正传、反转或停止。

7.根据权利要求3所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述筒体包括外筒以及中心管，所述中心管与所述外筒之间设置有扶正块，且所述中心管通过所述扶正块与所述外筒保持平行的状态，所述中心管能输送所述压裂流体或油气。

8.根据权利要求1所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述封隔工具包括封隔器、筛管、盲管以及插入隔离密封装置，其中：

所述封隔器以及所述插入隔离密封装置共同形成所述腔室的顶部或所述腔室的底部，所述筛管、盲管相连接且共同介于所述注采工具与所述油气井内壁并将所述注采工具与所述油气井内壁间隔为内部环形腔室以及外部环形腔室，所述压裂流体能经过所述筛管从所述内部环形腔室进入外部环形腔室，所述油气能经过所述筛管从所述外部环形腔室进入内部环形腔室。

9.根据权利要求1所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述同井智能注采工艺管柱还包括防污阀以及电泵机组，所述防污阀设置在最上层的所述腔室上，且所述防污阀打开时，所述腔室的油气能被所述电泵机组形成的吸油装置泵送至所述油气井之外；

所述同井智能注采工艺管柱还包括上油管挂、下油管挂、注采Y接头、连接油管以及丢手管柱，其中：

所述压裂流体依次通过上油管挂、所述注采Y接头、连接油管以及丢手管柱进入所述注采工具；

所述油气经过所述注采Y接头、下油管挂被泵送至油气井之外。

10.根据权利要求1所述的同井智能注采工艺管柱，其特征在于：所述同井智能注采工艺管柱还包括压裂流体送入管道以及与所述压裂流体送入管道连通的压裂流体注入管道，其中：

所述压裂流体送入管道设置有入流口，所述压裂流体注入管道设置有出流口且所述出流口与所述同井智能注采工艺管柱的压裂液入口相连通；

所述压裂流体送入管道上加装有地面远程控制装置，其至少包括显示屏、主控制板、通讯控制模块、存储模块、超声波流量计、来水压力计、主控制阀以及注水压力计。