CN209603958U - 一种井下自适应注水控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下自适应注水控制装置，装置包括自适应控制系统、地面控制器和井下自适应配水器；自适应控制系统、地面控制器设置在地面，井下自适应配水器设置在井下油管中；油管中从上至下依次间隔设置封隔器和井下自适应配水器，油管下端接井下附件；地面控制器通过远程通讯模块连接封隔器和井下自适应配水器，地面控制器通过电缆连接地面控制阀。通过下工具完井、分层试注、分层注水和启动智能控制通过井下自适应配水器根据产液量及储层压力数据，测试地层压力自动控制分层流量，从而实现分层注水自动控制，确保地层保持合理注水压力及储层注水量。

Description

一种井下自适应注水控制装置

技术领域

本实用新型属于油田精细分层注水技术领域，具体涉及一种井下自适应注水控制装置。

背景技术

长期以来，长庆油田紧密围绕低渗透油藏小水量定向井的开发特点，开展精细分注技术攻关研究，初步形成了定向井小水量分层注水技术系列，在一定程度上满足了分层注水的技术需求。但是前期攻关研究主要集中于工艺手段，只考虑工艺上如何实现井下配水合格，未考虑储层自身注水需求情况，同时现有技术存在人工作业工作量大、施工工序多、现场生产成本高等问题，只能在井口进行人工操作，控制井下仪器调节分层流量，无法长时间监测分层注水动态，受压力波动、储层吸水能力变化等因素影响，分注合格率下降较快，无法满足精细注水技术需求。

目前现有分层流量测调过程复杂、分注井测试工作量大，现场施工成本高，需井口现场操作，且未与油藏研究有机结合，仍停留于工艺注够水情况，无法保证油藏高效、合理、可持续开发技术需求。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种自适应注水控制装置及控制方法，实现井下分层流量自动测试、自动调节，动态数据长期测试及存储，地面与井下远程无线数据传输，结合油藏产液量及合理压力水平，自适应配水控制装置自动控制分层注水参数，将油藏与工艺有机结合，确保油藏高效、合理、可持续发展，大幅提升油藏认识及开发水平。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

根据本实用新型实施例提供的一种井下自适应注水控制控制装置，包括自适应控制系统、地面控制器和井下自适应配水器；所述自适应控制系统、地面控制器设置在地面，井下自适应配水器设置在井下油管中；所述油管中从上至下依次间隔设置封隔器和井下自适应配水器，油管下端接井下附件；所述地面控制器通过远程通讯模块连接封隔器和井下自适应配水器，地面控制器通过电缆连接地面控制阀。

优选的，所述井下自适应配水器包括上接头、外护筒和下接头；在外护筒中设有过流通道，过流通道的外层设有密封腔，所述密封腔内装有控制模块和电池、控制短节和流量计。

优选的，所述上接头、下接头与外护筒之间设有密封圈。

优选的，所述上接头与外护筒密封腔相连通处装有流量控制阀。

优选的，所述下接头中装有内、外压力计和通讯模块。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

(1)根据油藏产液量、地层压力等基础数据，自适应控制系统搜集整理基础数据，与井下自适应配水器配合完成自动控制分层注水模式，实现平衡注水；(2)采用地面恒流、恒压双模式控制方式，通过地面控制器与井下自适应配水器配合完成远程实时控制，提升注水管理水平；

(3)井下自适应配水器在井下集成流量测试控制、压力测试，实时监测分层注水动态，并结合恒压、恒流注水要求，自适应分层注水，提升精细注水开发合理性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为一种井下自适应注水控制系统示意图；

图2为一种井下自适应注水控制装置示意图；

图3为井下自适应配水器结构示意图；

图4为地面控制器连接地面控制阀示意图。

图中：101、油管；102、上封隔器；103、上自适应配水器；104、下封隔器；105、下自适应配水器；106、井下附件。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

为了实现油藏与工艺一体化，充分考虑油藏注水需求，达到合理、科学、可持续精细注水要求，采用自适应注水控制方法，参考储层产液量、地层合理压力水平等因素，设置分层注水参数，并结合实时注水量及注水压力自适应调节控制，真正意义实现油藏精细注水。

如图1、2所示，本实用新型提供了一种井下自适应注水控制装置，包括自适应控制系统、地面控制器及井下自适应配水器。自适应控制系统、地面控制器设置在地面，井下自适应配水器设置在井下油管101中，油管101中从上至下依次间隔设置上、下封隔器102、104和井下上、下自适应配水器103、105，油管101下端接井下附件106。其中地面控制器通过远程通讯模块连接封隔器和井下自适应配水器，地面控制器通过电缆连接地面控制阀，如图4所示。

其中，自适应控制系统主要由SCADA系统、站控电脑及自适应控制软件构成，借助SCADA系统将站控电脑与地面控制器建立网络通信，同时为自适应控制软件提供自适应控制的基础数据，包括对应油井产液量及储层压力等数据。自适应控制软件根据产液量及储层压力等基础数据，生成对应控制指令，并通过SCADA系统将控制指令传输给地面控制器。地面控制器包括地面控制阀，地面显示器及远程通讯模块，地面控制阀用于控制全井注水量，实现全井的恒压、恒流注水模式，地面显示器用于显示地面系统参数，全井注水量、流程压力、注水压力、控制阀开度、注水管柱结构、井下分层流量、分层压力及分层累计流量等注水动态参数，远程通讯模块用于与站控电脑建立通讯，及与井下自适应配水器建立通讯，进而实现控制指令及数据传输。井下自适应配水器包括井下流量测试结构、流量调节结构、压力测试结构及控制模块，根据产液量及储层压力等数据，测试地层压力自动控制分层流量，从而实现分层注水自动控制，确保地层保持合理注水压力及储层注水量。

如图3所示，井下自适应配水器包括上接头1、密封圈2、控制模块3、外护筒4、密封腔5、电池6、外压力计7、内压力计8、流量控制阀9、控制短节10、流量计11、过流通道12、通讯模块13及下接头14。在外护筒4中设有过流通道12，过流通道12的外层设有密封腔5，密封腔5内装有控制模块3和电池6、控制短节10和流量计11。密封圈2安装于上接头1、下接头14与密封腔5连接处，确保密封腔密封可靠。上接头1与外护筒4密封腔5相连通处装有流量控制阀9；下接头14中装有内、外压力计7、8和通讯模块13。

通过自适应控制系统自动接收对应油井产液量、地层压力等基础数据，同时按照生产需求，进行相应的人工干预，实现远程自适应指令传输，提升分层配水的合理性。

地面电控阀可以地面设置或远程设置，井下全井的恒流注水或恒压注水，实现不同阶段的不同注水需求。

通讯模块可以通过有缆方式或无缆方式与井下自适应配水器建立通讯，实现配水器的远程控制及井下分层动态实时传输。

流量控制阀根据控制模块解析地面控制器发送的指令，井下内压力计、外压力计进行分层流量的自动控制，进而实现井下恒压、恒流控制，满足油藏注水需求。

外压力计测试油套环空压力，按照储层压力保持水平要求，反馈流量控制指令，进而实现注水模式有效控制。

下面通过实施例对一种井下自适应注水控制方法进行具体说明。

下面以两层分注井为例，说明自适应注水过程：

步骤1：下工具完井

将封隔器与自适应配水器及井下附件按照油管管柱结构设计下入井筒，并打压坐封。

步骤2：分层试注

下井前在自适应配水器中设置初始参数，自动打开水嘴，恢复地面注水流程，进行分层试注，恢复分层注水压力。自适应控制系统通过SCADA系统，将地质配注要求发送给地面控制器，地面控制器启动地面注水，同时将分层初始配注量发送给井下自适应配水器，井下自适应配水器自动调节分层试注，将储层的分层注水压力恢复至分注管柱施工前的正常水平；

步骤3：注水方案设置

自适应控制系统按照油水井注采平衡原理，根据注水井对应注采单元采出情况，设置分层注水方案，提供包括对应油井产液量及储层压力数据，生成对应控制指令，并通过SCADA系统将控制指令经地面控制器传输给井下自适应配水器103，使其设置分层注水模式；

其中主要包括分层恒压注水、分层恒流注水模式。分层恒压注水模式，要充分考虑地层合理注水压力及油藏压力保持水平，确保油藏内均匀水驱。分层恒流注水则需要充分考虑注采单元采出情况，制定分层合理注水量，进行井下分层流量自动控制。

步骤4：启动智能控制功能

按照注水方案设置情况，地面显示器显示地面包括全井注水量、流程压力、注水压力、控制阀开度、注水管柱结构、井下分层流量、分层压力及分层累计流量注水动态参数，井下自适应配水器根据产液量及储层压力数据，测试地层压力自动控制分层流量，从而实现分层注水自动控制。

其中，上层、下层控制过程可以互换，通常先测调储层物性较好，吸水能力强的层位。

其中，分层注水模式包括分层恒压注水模式和分层恒流注水模式。

分层恒压注水模式是根据自适应控制系统发送的注水压力指令，自适应配水器通过外压力计测试流量控制阀后注水压力，然后将测试结果发送至控制短节，控制短节测试压力值与自适应控制系统发送的注水压力指令对比，若差别＜5％，则保持原注水状态注水；若差别＞5％，则自动调节流量控制阀，通过调节控制阀开度控制阀后注水压力，但达到5％时，停止自动控制动作，整个调节过程为自动执行，无需人工干预。该模式应用于注采井距较远、对应关系不明确、储层渗透率及连通性较差的储层，通过控制地层合理注水压力及油藏压力保持水平，确保油藏内均匀水驱。

分层恒流注水模式是根据自适应控制系统发送的注水流量指令，自适应配水器通过流量计测试流量控制阀过水流量，然后将测试结果发送至控制短节，控制短节测试流量值与自适应控制系统发送的注水流量指令对比，若差别＜20％，则保持原注水状态注水；若差别＞20％，则自动调节流量控制阀，通过调节控制阀开度控制流量，但达到20％时，停止自动控制动作，整个调节过程为自动执行，无需人工干预。该模式适用于油水井对应明显，储层渗透率高且连通性，注水见效明显的储层，要充分考虑分层恒流注水则需要充分考虑注采单元采出情况，制定分层合理注水量，进行井下分层流量自动控制。

分层恒压注水模式设置的注水压力，是根据分层压降测试数据中地层压力及地层压力保持水平与区块开发设计水平对比，制定注水压力。

在储层物性较好区域，在考虑注采比的条件下，其设计注水压力为地层压力的0.9倍，即注水压力＝0.9×地层压力；储层物性较差区域，在考虑注采比的条件下，其设计注水压力为地层压力的1.05倍，即注水压力＝1.05×地层压力，但注水压力不高于破裂压力，储层物性较好区域，注采比一般为1，部分区块注水见效不明显，注采比一般为1.1-1.5。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种井下自适应注水控制装置，其特征在于，包括自适应控制系统、地面控制器和井下自适应配水器；所述自适应控制系统、地面控制器设置在地面，井下自适应配水器设置在井下油管中；所述油管中从上至下依次间隔设置封隔器和井下自适应配水器，油管下端接井下附件；所述地面控制器通过远程通讯模块连接封隔器和井下自适应配水器，地面控制器通过电缆连接地面控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种井下自适应注水控制装置，其特征在于，所述井下自适应配水器包括上接头、外护筒和下接头；在外护筒中设有过流通道，过流通道的外层设有密封腔，所述密封腔内装有控制模块和电池、控制短节和流量计。

3.根据权利要求2所述的一种井下自适应注水控制装置，其特征在于，所述上接头、下接头与外护筒之间设有密封圈。

4.根据权利要求2所述的一种井下自适应注水控制装置，其特征在于，所述上接头与外护筒密封腔相连通处装有流量控制阀。

5.根据权利要求2所述的一种井下自适应注水控制装置，其特征在于，所述.所述下接头中装有内、外压力计和通讯模块。