[發明專利]一種利用流量波調控分層注水的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710807149.4
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107503720A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 康學璽;張凱;孟林波;王振華
• 申請（專利權）人: 西安思坦儀器股份有限公司
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20;E21B47/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明屬于油田開發技術領域，具體涉及一種利用流量波調控分層配水的裝置及方法。

背景技術

油田投入開發后，隨著開采時間的增長，油層壓力不斷下降，地下原油大量脫氣，粘度增加，油井產量大大減小，甚至會停噴停產，造成地下殘留大量死油無法開采。為了彌補原油開采出后所造成的地下虧空，保持和提高油層壓力，實現油田高產穩產，并獲得較高的采收率，必須對油層進行注水，利用注水井把水注入油層，補充和保持油層壓力，達到驅油的目的。

注水井中需要下入注水管柱，該管柱由注水管、封隔器和配水器組成，各油層之間由封隔器隔開，配水器裝在封隔器之間的注水管上，配水器上裝有注水開關和水嘴。

當前分層注水的配水器主要采用無纜式智能配水器，其地面裝置與井下裝置采用的通信方式主要有：下放通信短節通信或壓力波通信，下放通信短節通信方式因其后期的維護成本較大，已逐漸被壓力波通信代替。

壓力波通信是在地面用壓力波調控井下各層段配水器過水面積，從而實現分層配水。

壓力波通信存在的缺點是：

1)該通信方式為了使壓力波易于井下裝置監測，地面裝置產生低壓時需要采用泄壓閥方式，打開泄壓閥降壓過程會有液體排出對環境造成污染，高壓泄壓也不安全。如果地面裝置不裝泄壓閥，全靠井下裝置泄壓，則壓力波響應速度慢，通信效率和成功率低。

2)對于滲透性低、吸水性不好的井況，井下裝置打開或關閉注水開關，地面注水管線壓力變化不明顯，地面裝置無法監測到壓力的變化、無法解析井下返回的壓力波，會導致井下向地面方向通信失敗。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出一種利用流量波調控分層注水的裝置，該裝置的地面裝置發出流量波信號，井下設備解析流量波信號，控制井下的注水開關的開度，實現分層配水的目的，該裝置無需安裝泄壓閥，既節省成本，又利于環境保護。

本發明還提出一種利用上述流量波調控分層注水的裝置進行分層注水控制的方法，該方法用流量波實現地面裝置與井下裝置數據的雙向傳輸，通信過程無需排出液體，安全環保，且通信過程不受地層吸水性影響，數據傳輸穩定可靠。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種利用流量波調控分層注水的裝置，其特殊之處在于，包括地面裝置和井下裝置；地面裝置向井下裝置傳輸流量波信號，井下裝置通過監測流量波信號、解析流量波信號來控制注水量；

所述地面裝置包括第一編碼器、第一電路系統和地面注水開關；第一電路系統包括接收器、譯碼器和控制電路，所述第一編碼器對發往井下裝置的命令進行編碼，第一電路系統根據編碼控制地面注水開關形成流量波信號；

所述井下裝置包括井下注水開關、井下電路系統、供電系統和電機；井下電路系統包括接收器、譯碼器和控制電路。所述井下電路系統監測并解析地面裝置發來的流量波信號，然后通過電機控制井下注水開關的開度，供電系統為井下裝置提供電源。

進一步地，上述井下裝置還包括第二編碼器、第二電路系統、流量監測單元、管內壓力監測單元和地層壓力監測單元；第二編碼器將流量監測單元、管內壓力監測單元和地層壓力監測單元監測的數據進行編碼，第二電路系統根據編碼控制井下注水開關向地面裝置發送流量波信號；所述第一電路系統還可收集并解析井下裝置發來的流量波信號。

進一步地，上述流量波信號是由流量和時間兩個變量所構成的各種波形組合。

進一步地，上述第一編碼器的編碼包括層位號和數據命令。

進一步地，上述第一編碼器的編碼規則是在規定時間間隔內控制流量的跳變次數，根據跳變次數的不同傳遞不同指令。

進一步地，上述第二編碼器利用流量的跳變次數和跳變后的持續時間作為編碼規則。

進一步地，上述第二編碼器編碼采取起始位、數據段、結束位相組合。

進一步地，上述數據段包括多位，數據段的每一位數據由高狀態流量在固定時間內出現的位置決定。

同時，本發明還提供了一種利用上述利用流量波調控分層注水的裝置進行控制分層注水的方法，其特殊之處在于，

1)將地面裝置安裝在井口，將井下裝置的注水開關、電機、供電系統、井下電路系統、第二編碼器、流量監測單元、管內壓力監測單元和地層壓力監測單元設置在注水管柱上，并使其位于相應的注水層，各個注水層之間安裝封隔器進行隔斷；