CN211201931U - 一种油井智能校准自检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油井智能校准自检装置，包括射流分离器、气体流道，液体流道、地面控制单元、质量流量计、进液管和出液管，其中，进液管连接至射流分离器，射流分离器竖向设置；气体流道的第一端连接至射流分离器的上端，液体流道的第一端连接至射流分离器的下端；质量流量计安装至液体流道上；地面控制单元分别连接至多个井下配产器和质量流量计，用于获取多个井下配产器和质量流量计的测量值并根据测量值进行自检和参数优化。该装置基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，实现稳油控水、提高原油采收率，实现生产优化。

Description

一种油井智能校准自检装置

技术领域

本实用新型属于石油天然气探测技术领域，具体涉及一种油井智能校准自检装置。

背景技术

目前，油田油井采油由传统的笼统开采逐步转变为多层精细开采。随着油田进入开发后期，高含水层和中低含水层相互交错排列，很多油井的主产层也出现高含水情况，使一些低含水，低渗透油层不能正常开采。

为了解决这些问题，提出智能分层采油技术，即在每个采油层安装配产器，层间用过电缆封隔器隔开，通过电缆连接到地面，实时获取井下各产液层的流量、含水、温度和压力等产液信息。通过各层的产液信息，制定合理的工作制度，采取增产措施。当找到高含水层与主产层时，通过调控井下配产器油嘴开度，控制每个层的产液量和产出压力，减少异常高压层，充分挖掘中低含水层的剩余油潜力，提高原油采收率。

合理的工作制度与增产措施的制定基于数据的准确性，随着长期工作，井下配产器测量通道受原油结垢、井下产液含气量、泥沙等影响，造成井下流量、含水的测量精度逐渐降低。同时在高温高压环境下，井下配产器的电子元器件逐渐老化，参数漂移，影响测量的准确性；井下配产器的油嘴积垢，电机磨损造成调控失败的风险。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种油井智能校准自检装置，具体是一种结合井下配产器与地面计量装置提高测量准确性、优化生产决策的油井智能校准自检装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种油井智能校准自检装置，包括射流分离器、气体流道，液体流道、地面控制单元、质量流量计、进液管和出液管，其中，

所述进液管连接至所述射流分离器，所述射流分离器竖向设置；所述气体流道的第一端连接至所述射流分离器的上端，所述液体流道的第一端连接至所述射流分离器的下端；所述质量流量计安装至所述液体流道上；所述地面控制单元分别连接至多个井下配产器和所述质量流量计，用于获取所述多个井下配产器和所述质量流量计的测量值并根据所述测量值进行自检和参数优化。

在本实用新型的一个实施例中，所述气体流道的第二端和所述液体流道的第二端汇聚在一起并与所述出液管连通。

在本实用新型的一个实施例中，所述进液管和所述出液管上分别安装有开关阀，以控制液体的流动。

在本实用新型的一个实施例中，所述进液管的一端通过采油树管线连接至所述多个井下配产器，另一端连接至所述射流分离器的中部。

在本实用新型的一个实施例中，所述多个井下配产器分别位于不同的油层且通过油管相互连接，所述多个井下配产器的测量值包括所采集油液的流量和含水率、油管内压力、油套环空压力和温度，油嘴开度，各油层配产器的缆头电压、电机电压、工作电流和工作温度，所述配产器内部器件的电气参数。

在本实用新型的一个实施例中，所述地面控制单元通过单芯电缆连接至所述多个井下配产器，以与多个井下配产器进行双向通信。

在本实用新型的一个实施例中，所述油井智能校准自检装置还包括旁路管道，所述旁路管道的一端与所述进液管连通，另一端与所述出液管连通。

在本实用新型的一个实施例中，所述旁路管道上设置有开关阀，用于控制所述旁路管道的通断。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的油井智能校准自检装置能够可实时获取油井井口总产液量、含水率以及井下各分层产液量与含水率，并可定期对进行测量参数进行校准，提高进行分层测量的准确性。

2、本实用新型的油井智能校准自检装置能够基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，实现稳油控水、提高原油采收率和仪器设备的生命周期，实现生产优化，是一个自诊断、自学习、自提高的闭环过程。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检装置的使用状态示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检方法的流程图。

附图标记说明：

1-射流分离器；2-气体流道；3-液体流道；4-地面控制单元；5-质量流量计；6-进液管；7-出液管；8-进液口；9-出液口；10-开关阀；11-井下配产器；12-单芯电缆；13-旁路管道；14-采油树管线；15-过电缆封隔器。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种油井智能校准自检装置进行详细说明。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。

本实施例的油井智能校准装置具备数据采集分析、自校准、自检测和生命周期管理功能。该油井智能校准自检装置包含地面测量单元和地面控制单元，其中，地面测量单元用于获取已采集油液的产量和含水率，地面控制单元分别连接至多个井下配产器和所述地面测量单元，用于获取所述多个井下配产器和所述质量流量计的测量值并根据所述测量值进行自检和参数优化。

具体地，请参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检装置的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检装置的使用状态示意图。本实施例的油井智能校准自检装置，包括射流分离器1、气体流道2，液体流道3、地面控制单元4、质量流量计5、进液管6和出液管7。进液管6连接至射流分离器1，进液管6用于将进下开采的油液传输至射流分离器1。射流分离器1竖向设置，用于将油井产液进行气液分离；气体流道2的第一端连接至射流分离器1的上端，用于输送分离后的气体；液体流道3的第一端连接至射流分离器1的下端，用于输送分离后的液体；气体流道2的第二端和液体流道3的第二端汇聚在一起并与出液管7联通，使得之前分离的气体和液体重新混合并从出液管7中排出。

质量流量计5安装至液体流道3上，用于测量油井产液量和含水量；地面控制单元4分别连接至多个井下配产器11和质量流量计5，用于获取多个井下配产器和质量流量计5的测量值并根据测量值进行自检和参数优化。

进一步地，进液管6和出液管7上分别安装有开关阀10，以控制液体的流动。所述油井智能校准自检装置还包括旁路管道13，旁路管道13的一端与进液管6连通，另一端与出液管7连通。旁路管道13上设置有开关阀(附图中未示出)，用于控制旁路管道13的通断。

具体地，当需要对开采的油液进行数据测量时，关闭旁路管道13上的开关阀，打开进液管6和出液管7上的开关阀10，使得开采的油液无法通过旁路管道13流通，开采的油液仅能通过油井智能校准自检装置，从而可以获得准确的流量测量数据；当无需对开采的油液进行数据测量或者该油井智能校准自检装置出现故障时，打开旁路管道13上的开关阀，关闭进液管6 和出液管7上的开关阀10，使得开采的油液仅能通过旁路管道13流通，从而不会影响正常的开采作业。

进一步地，进液管6的一端的通过进液口8和采油树管线14连接至井下各油层的配产器11，另一端连接至射流分离器1的中部。在本实施例中，井下各油层的配产器11通过油管连接，安装在油井的各个产液层，各产液层之间用过电缆封隔器15隔开。进一步地，井下各层配产器通过单芯线缆12 连接到位于地面的油井智能校准自检装置，具体地，连接至地面控制单元4。井下配产器11可以实时采集各油层的相关参数，包括但不限于：所采集油液的流量、含水率、温度、压力、油嘴开度、输油油管的管内压力、管外压力，各油层配产器的缆头电压、电机电压、工作电流和工作温度，仪器供电电压、关键器件电气参数。地面控制单元4能够通过单芯线缆12与井下配产器11进行双向通信，一方面，地面控制单元4可以通过单芯线缆12获取来自配产器的各种井下测量数据，另一方面，地面控制单元4可以通过单芯线缆12可以向配产器传递控制信号，以调整配产器的运行参数和运行状态。

进一步地，地面控制单元4能够根据所述井下测量数据和地面测量数据监控采油设备的运行状态和油液采集情况。具体地，首先，将所述井下测量数据和地面测量数据传输至所述地面控制单元；所述地面控制单元对所述井下测量数据进行数据处理，并根据数据处理的结果判断所述配产器设备运行是否正常，若是，则按照原始工作制度，即原设定的工作参数继续运行；若否，即所述配产器设备运行出现异常，例如，配产器的工作电压和工作温度超出预定范围，则对所述配产器的工作参数和运行状态进行分析，得到出现异常的原因，并优化所述配产器的工作参数，使得配产器回到正常的运行状态。

接着，所述地面控制单元还可以根据所述地面测量数据判断采油率是否正常，若是，则按照原始工作制度，即原设定的工作参数继续运行；若否，则调整所述采油设备，即所述配产器的工作参数。例如，若检测到采油率低于预定范围，则可以通过地面控制单元控制井下配产器的油嘴的机电工作状态，使得采油率保持在预定的范围内。

进一步地，该油井智能校准自检装置具有自检测和生命周期管理功能，地面控制单元4还能够根据所述采油设备的运行状态和油液采集情况校准和优化所述采油设备的运行参数。

具体地，地面控制单元4能够通过监测井下各层配产器的缆头电压、电机电压和其他重要器件工作电压，以及工作电流、工作温度、计算关键点芯片以及功率器件功耗情况，得出最优地面供电电压并对地面供电电压进行调整，避免电缆压降以及油管电阻压降和人为因素引起的各仪器超压、欠压以及各层供电不均衡，造成电气元件的超额损耗。

基于所述采油设备的运行状态和油液采集情况，控制各配产器油嘴开度大小；根据所述采油设备的运行状态进行提前预警，以便提前修复和处理故障隐患。具体地，地面控制单元4能够通过对井下油嘴电机工作状态的监控，可以有效的控制电机的工作时长与频次延长电机寿命。基于实时采集的数据进行仪器运行分析，制定运行工作制度与工作参数，提升运行性能，延长仪器生命周期；基于实时采集的数据对设备故障进行提前预警，通过提前修复和处理故障隐患，从而避免或降低故障的发生，降低整体运维成本；基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量装置的信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，根据采油工作制度合理控制各配产器油嘴开度大小，实现稳油控水、提高原油采收率，实现生产优化。

进一步地，该油井智能校准自检装置还具有自校准功能。具体地，仅打开所述各层配产器11中的一个配产器11的油嘴，关闭其他层配产器11的油嘴；通过地面测量单元4获取已采集油液的当前产量和当前含水率；所述地面控制单元4根据所述当前产量和所述当前含水率对当前配产器11的工作参数进行修正，从而排除井下含气、结垢、泥沙对油液含水率测量的影响。通过该步骤，配产器进行定期轮采，地面控制单元能够对各配产器的工作参数进行自动校准，排除在油液含水率测量中井下含气、结垢、泥沙等的影响。

本实用新型的油井智能校准自检装置能够可实时获取油井井口总产液量、含水率以及井下各分层产液量与含水率，并可定期对进行测量参数进行校准，提高进行分层测量的准确性。另外，本实施例的装置具备数据采集分析、自校准、自检测和生命周期管理功能，能够基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，实现稳油控水、提高原油采收率和仪器设备的生命周期，实现生产优化。具体地，根据实时获取的油井井口总产液量、含水率与井下各分层产液量与含水率等参数，通过大数据分析，建立一个深度学习的神经网络；所有参数都依附于神经网络之上，使得从海量数值参数中寻找规律；建立高维非线性数值模型，通过大数据模拟器，预测未来油井压力和产量等，以调整生产决策。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种油井智能校准自检方法，该油井智能校准自检方法由上述实施例所述的油井智能校准自检装置执行。

请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种油井智能校准自检方法的流程图。本实施例的油井智能校准自检方法包括：

S1：实时获取井下测量数据和地面测量数据；

具体地，通过位于井下各油层的配产器实时采集各油层的相关参数，其中，所述各油层的相关参数包括但不限于所采集油液的流量和含水率、油管内压力、油套环空压力和温度，油嘴开度，各油层配产器的缆头电压、电机电压、工作电流和工作温度，仪器供电电压、关键器件电气参数；通过地面测量单元实时获取已采集油液的产量和含水率，其中，所述地面测量单元包括质量流量计。

在油田开发过程中，根据油田开发要求，在井内安装封隔器把油层分成几个开采层段，对各个不同层段安装配产器，配产器内置油嘴开关，调节油嘴开度可控制不同的生产压差，以求得不同的产量。在本实施例中，井下各油层的配产器通过油管连接，安装在油井的各个产液层，各产液层之间用过电缆封隔器隔开。进一步地，在本实施例中，井下各层配产器通过电缆连接到位于地面的油井智能校准自检装置。该油井智能校准自检装置能够通过电缆与井下配产器进行双向通信。该油井智能校准装置具备数据采集分析、自校准、自检测和生命周期管理功能。

进一步地，该油井智能校准自检装置包含地面测量单元和地面控制单元，其中，地面测量单元用于获取已采集油液的产量和含水率，地面控制单元分别连接至多个井下配产器和所述地面测量单元，用于获取所述多个井下配产器和所述质量流量计的测量值并根据所述测量值进行自检和参数优化。

S2：基于所述井下测量数据和地面测量数据监控采油设备的运行状态和油液采集情况；

具体地，首先，将所述井下测量数据和地面测量数据传输至所述地面控制单元；所述地面控制单元对所述井下测量数据进行数据处理，并根据数据处理的结果判断所述配产器设备运行是否正常，若是，则按照原始工作制度，即原设定的工作参数继续运行；若否，即所述配产器设备运行出现异常，例如，配产器的工作电压和工作温度超出预定范围，则对所述配产器的工作参数和运行状态进行分析，得到出现异常的原因，并优化所述配产器的工作参数，使得配产器回到正常的运行状态。

接着，所述地面控制单元还可以根据所述地面测量数据判断采油率是否正常，若是，则按照原始工作制度，即原设定的工作参数继续运行，这里所述的工作制度包括井下各层配产器开度大小、供电电压、轮产时间周期等参数的制定；若否，则调整所述采油设备，即所述配产器的工作参数。例如，若检测到采油率低于预定范围，则可以通过地面控制单元控制井下配产器的油嘴的机电工作状态，使得采油率保持在预定的范围内。

S3：根据所述采油设备的运行状态和油液采集情况校准和优化所述采油设备的运行参数。

进一步地，通过各油层配产器的缆头电压、电机电压、工作电流和工作温度，校准并调整地面供电电压；

具体地，通过监测井下各层配产器的缆头电压、电机电压和其他重要器件工作电压，以及工作电流、工作温度、计算关键点芯片以及功率器件功耗情况，得出最优地面供电电压并对地面供电电压进行调整，避免电缆压降以及油管电阻压降和人为因素引起的各仪器超压、欠压以及各层供电不均衡，造成电气元件的超额损耗。

基于所述已采集油液的产量和含水率，控制各配产器的油嘴开度大小；基于实时获取的井下测量数据和地面测量数据，进行数据的分析、对比和建模，制定合理的采油工作制度。

具体地，通过对井下油嘴电机工作状态的监控，可以有效的控制电机的工作时长与频次延长电机寿命。基于实时采集的数据进行仪器运行分析，制定运行工作制度与工作参数，提升运行性能，延长仪器生命周期；基于实时采集的数据对设备故障进行提前预警，通过提前修复和处理故障隐患，从而避免或降低故障的发生，降低整体运维成本；基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量装置的信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，根据采油工作制度合理控制各配产器油嘴开度大小，实现稳油控水、提高原油采收率，实现生产优化。

进一步地，本实施例的方法还能够实现自校准功能，具体包括：仅打开所述各层配产器中的一个配产器的油嘴，关闭其他层配产器的油嘴；通过地面测量单元获取已采集油液的当前产量和当前含水率；所述地面控制单元根据所述当前产量和所述当前含水率对当前配产器的工作参数进行修正，从而排除井下含气、结垢、泥沙对油液含水率测量的影响。通过上述步骤，配产器进行定期轮采，地面控制单元能够对各配产器的工作参数进行自动校准，排除在油液含水率测量中井下含气、结垢、泥沙等的影响。本实施例的油井智能校准自检方法和装置能够基于实时采集的井下各层产液信息与地面计量信息、进行大数据分析、建模、智能优化决策，制定合理的采油工作制度，实现稳油控水、提高原油采收率和仪器设备的生命周期，实现生产优化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种油井智能校准自检装置，其特征在于，包括射流分离器(1)、气体流道(2)，液体流道(3)、地面控制单元(4)、质量流量计(5)、进液管(6)和出液管(7)，其中，

所述进液管(6)连接至所述射流分离器(1)，所述射流分离器(1)竖向设置；所述气体流道(2)的第一端连接至所述射流分离器(1)的上端，所述液体流道(3)的第一端连接至所述射流分离器(1)的下端；所述质量流量计(5)安装至所述液体流道(3)上；所述地面控制单元(4)分别连接至多个井下配产器(11)和所述质量流量计(5)，用于获取所述多个井下配产器和所述质量流量计(5)的测量值，

具体地，所述地面控制单元(4)用于获取来自配产器的各种井下测量数据，并且用于向配产器传递控制信号，以调整配产器的运行参数和运行状态；

所述地面控制单元(4)还用于对所述井下测量数据进行数据处理，并根据数据处理的结果判断所述配产器设备运行是否正常，若是，则按照原设定的工作参数继续运行；若否，则优化所述配产器的工作参数，使得配产器回到正常的运行状态。

2.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述气体流道(2)的第二端和所述液体流道(3)的第二端汇聚在一起并与所述出液管(7)连通。

3.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述进液管(6)和所述出液管(7)上分别安装有开关阀(10)，以控制液体的流动。

4.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述进液管(6)的一端通过采油树管线(14)连接至所述多个井下配产器(11)，另一端连接至所述射流分离器(1)的中部。

5.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述多个井下配产器(11)分别位于不同的油层且通过油管相互连接，所述多个井下配产器的测量值包括所采集油液的流量和含水率、油管内压力、油套环空压力和温度，油嘴开度，各油层配产器的缆头电压、电机电压、工作电流和工作温度，所述配产器内部器件的电气参数。

6.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述地面控制单元(4)通过单芯电缆(12)连接至所述多个井下配产器(11)，以与多个井下配产器(11)进行双向通信。

7.根据权利要求1所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，还包括旁路管道(13)，所述旁路管道(13)的一端与所述进液管(6)连通，另一端与所述出液管(7)连通。

8.根据权利要求7所述的油井智能校准自检装置，其特征在于，所述旁路管道(13)上设置有开关阀，用于控制所述旁路管道(13)的通断。

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