可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法：聲波發(fā)射器發(fā)送配注量調(diào)節(jié)聲波信號，聲波注水工作筒接收后，判斷層位并分析數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)水嘴至配注值；聲波發(fā)射器發(fā)送流量、壓力和溫度監(jiān)測聲波信號，經(jīng)過編碼，編碼信息包括層位信息、數(shù)值類型、數(shù)值權(quán)重和數(shù)值大?。宦暡ㄗ⑺ぷ魍步邮章暡ㄐ盘柡蠼獯a，確定數(shù)值類型和數(shù)值權(quán)重，聲波發(fā)射器依次發(fā)送0至9，與井下聲波注水工作筒記錄的數(shù)值進(jìn)行比較，兩個數(shù)值相等，判斷數(shù)值類型及數(shù)值權(quán)重上的數(shù)字，重復(fù)步驟直至確定出解碼所得數(shù)值類型的百位、十位和個位數(shù)字，完成井下待監(jiān)測注水層的流量值、壓力值和溫度值的傳輸。本發(fā)明可以實現(xiàn)地面和井下的雙向通信。
【專利說明】
可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種油田注水井用的分層注水工藝，更具體的說，是涉及一種利用聲波通訊，可監(jiān)測井下流量、壓力和溫度參數(shù)的無纜式分層注水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]注水是油田開發(fā)中提高采收率、保持油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效手段。目前，井下分層注水的方法主要有:機(jī)械投撈式分層注水方法和電纜遙控式分層注水方法。機(jī)械投撈式分層注水方法受井斜影響大，在大斜度井和水平井中無法應(yīng)用。而電纜遙控式分層注水方法需要在井下下入電纜，操作復(fù)雜、費用較高。此外，受井筒直徑限制，電纜遙控式分層注水無法在小直徑井眼中應(yīng)用。李仁忠等提出了一種聲波遙控分層配水的方法(見專利號CN101498211A，中國，公布日2009年8月)，利用聲波技術(shù)遙控井下動作，實現(xiàn)分注井的精確配水。該方法無需在井下下入電纜，操作簡單，但該方法只能實現(xiàn)地面和井下的單向通信，無法監(jiān)測井下流量、壓力和溫度等參數(shù)，只能是地面向井下單向傳輸或控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有分層注水技術(shù)中存在的受井斜和井筒直徑影響大、無法實現(xiàn)地面和井下的雙向通信問題，提供一種可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，不受井斜和井筒直徑影響，可以實現(xiàn)地面和井下的雙向通信，操作簡便、經(jīng)濟(jì)高效。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0005]本發(fā)明的一種可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，包括以下步驟:
[0006](I)地面控制器控制聲波發(fā)射器，發(fā)送配注量調(diào)節(jié)聲波信號，聲波注水工作筒接收聲波信號后，判斷層位并分析數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)水嘴開度大小至配注值，完成對注水層位的選擇和流量控制；
[0007](2)地面控制器控制聲波發(fā)射器發(fā)送井下流量、壓力和溫度監(jiān)測聲波信號，聲波信號經(jīng)過編碼，編碼信息包括層位信息、數(shù)值類型(流量、壓力、溫度)、數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)和數(shù)值大小(0-9之間的數(shù)值)；
[0008](3)待監(jiān)測注水層的聲波注水工作筒接收步驟(2)中所述的聲波信號后解碼，確定聲波信號的數(shù)值類型(流量、壓力、溫度)和數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)，聲波發(fā)射器按時間序列依次發(fā)送O至9的聲波數(shù)字信號，發(fā)送的數(shù)字與井下聲波注水工作筒記錄的相應(yīng)數(shù)值類型和數(shù)值權(quán)重的數(shù)值進(jìn)行比較，如果兩個數(shù)值相等，聲波注水工作筒水嘴前的電磁快開/關(guān)閥關(guān)閉，通過地面控制器觀察到井口壓力上升，從而判斷對應(yīng)數(shù)值類型及數(shù)值權(quán)重上的數(shù)字，重復(fù)上述步驟直至確定出解碼所得數(shù)值類型的百位、十位和個位數(shù)字，最終完成井下待監(jiān)測注水層的流量值、壓力值和溫度值的傳輸。
[0009]所述步驟(I)中的聲波信號包含聲波注水工作筒層位標(biāo)識信息和流量值信息。
[0010]所述步驟(3)中待監(jiān)測注水層的聲波注水工作筒水嘴開啟，其他注水層的聲波注水工作筒水嘴關(guān)閉。
[0011]所述步驟(I)至步驟(3)中的聲波發(fā)射器內(nèi)設(shè)置有聲波制造元件，所述聲波制造元件產(chǎn)生的聲波頻率、幅值、波形由地面控制器設(shè)定，所述聲波制造元件浸沒于注水管柱液體內(nèi)，所述聲波信號通過注水管柱內(nèi)液體傳至井下對應(yīng)注水層的聲波注水工作筒，聲波注水工作筒接收信號并動作。
[0012]所述注水管柱包括由下至上依次連接的堵頭、聲波注水工作筒、油管及油管短節(jié)、設(shè)置于套管頂部的井口裝置，所述聲波發(fā)射器安裝在井口裝置上，由地面控制器供電，所述套管內(nèi)通過套設(shè)于油管及油管短節(jié)外部的分層工具進(jìn)行分層，其中，每個注水層對應(yīng)一個聲波注水工作筒。
[0013]所述步驟(I)至步驟(3)中的聲波注水工作筒內(nèi)安裝水嘴、電磁快開/關(guān)閥、流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0015](I)本發(fā)明不需要鋼絲作業(yè)，不需要在井下下入電纜或液壓管線，不受井斜和井筒直徑影響，可廣泛應(yīng)用于各種井身結(jié)構(gòu)的注水井；
[0016](2)本發(fā)明通過在每一注水層下入一個聲波注水工作筒，通過地面控制器控制井口聲波發(fā)射器發(fā)送配注量聲波信號準(zhǔn)確控制任意層的注水量，方便高效地對分層注水量進(jìn)行調(diào)配，通過地面控制器與聲波注水工作筒間的雙向通信，準(zhǔn)確監(jiān)測井下流量、壓力和溫度，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的分層注水方法。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明中注水管柱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明中聲波注水工作筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明地面和井下雙向通信的流程圖。
[0020]附圖標(biāo)記:I地面控制器;2聲波發(fā)射器;3井口裝置;4油管及油管短節(jié);5分層工具；6聲波注水工作筒;7堵頭;8套管;9水嘴;10電磁快開/關(guān)閥。
【具體實施方式】
[0021]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明專利的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0022]如圖1和圖2所示，本發(fā)明中注水管柱包括由下至上依次連接的堵頭7、聲波注水工作筒6、油管及油管短節(jié)4、井口裝置3等，所述聲波注水工作筒6上下兩端分別設(shè)置為螺紋連接扣，用于與油管及油管短節(jié)4連接，沿圓周設(shè)置有水嘴9，用于向所對應(yīng)的注水層注水，水嘴9內(nèi)對應(yīng)設(shè)置有電磁快開/關(guān)閥10，另外，所述聲波注水工作筒6內(nèi)還安裝有流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器(兩路，可測得水嘴9前后的壓力值)。
[0023]井下套管8內(nèi)下入多個分層工具5(可采用封隔器等)，將套管8分為多個注水層，具體數(shù)量可根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計，將上述注水管柱連接好后下入到套管8內(nèi)，井口裝置3安裝于套管8上端，將注水管柱分為地面部分和井下部分，井下部分中，每個注水層對應(yīng)設(shè)置一個聲波注水工作筒6，各個聲波注水工作筒6之間均可通過油管及油管短節(jié)4連接，以達(dá)到所需長度。
[0024]所述聲波發(fā)射器2安裝在井口裝置3上，由地面控制器I供電，所述聲波發(fā)射器2內(nèi)還設(shè)置有聲波制造元件，所述聲波制造元件產(chǎn)生的聲波頻率、幅值、波形由地面控制器I設(shè)定，所述聲波制造元件浸沒于注水管柱液體內(nèi)，所述聲波信號通過注水管柱內(nèi)液體傳播，所述地面控制器I可控制聲波發(fā)射器2發(fā)送任意注水層的配注量調(diào)節(jié)聲波信號和井下流量、壓力和溫度監(jiān)測聲波信號，所述聲波信號通過注水管柱內(nèi)液體傳至井下對應(yīng)注水層的聲波注水工作筒6，聲波注水工作筒接6收信號并動作。
[0025]如圖3所示，本發(fā)明的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，基于上述注水管柱可實現(xiàn)地面和井下的雙向通信，通過聲波傳輸命令實現(xiàn)井下流量的控制，并實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測。
[0026]井下注水層配注量的調(diào)節(jié):利用分層工具5實現(xiàn)注水層的分隔，通過地面控制器I控制井口的聲波發(fā)射器2，發(fā)送任意層位的配注量調(diào)節(jié)聲波信號，所述聲波信號包含聲波注水工作筒6層位標(biāo)識信息和流量值信息，通過注水管柱內(nèi)液體傳至井下對應(yīng)層位的聲波注水工作筒6，聲波注水工作筒6接收聲波信號并動作，判斷層位并分析數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)水嘴9開度大小至配注值，完成對注水層位的選擇和流量控制。
[0027]井下流量、壓力和溫度的監(jiān)測:地面控制器I控制聲波發(fā)射器2發(fā)送井下流量、壓力和溫度監(jiān)測聲波信號，聲波信號經(jīng)過編碼，編碼信息包括層位信息、數(shù)值類型(流量、壓力、溫度)、數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)和數(shù)值大小(0-9之間的某個數(shù)值)。當(dāng)需要讀取某一注水層聲波注水工作筒6的數(shù)據(jù)時，保持該注水層水嘴9的開啟狀態(tài)，關(guān)閉其他所有注水層聲波注水工作筒6的水嘴9。待監(jiān)測注水層的聲波注水工作筒6接收聲波信號后解碼，確定聲波信號的數(shù)值類型(流量、壓力和溫度)和數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)，聲波發(fā)射器2按時間序列依次發(fā)送O至9的聲波數(shù)字信號，發(fā)送的數(shù)字與井下聲波注水工作筒6記錄的相應(yīng)數(shù)值類型和數(shù)值權(quán)重的數(shù)值進(jìn)行比較，如果兩個數(shù)值相等，聲波注水工作筒6水嘴9前的電磁快開/關(guān)閥10將短暫關(guān)閉一段時間，此時通過地面控制器I可以觀察到井口壓力上升，從而在地面確定解碼得到的井下數(shù)值類型和數(shù)值權(quán)重對應(yīng)的數(shù)值大小，聲波注水工作筒6水嘴9前的電磁快開/關(guān)閥10打開，重復(fù)上述步驟直至確定出解碼所得數(shù)值類型的百位、十位和個位數(shù)字，直至最終確定井下待監(jiān)測注水層的流量值、壓力值和溫度值，逆向?qū)崿F(xiàn)用聲波信號從井下往地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)的功能。
[0028]傳輸?shù)牧髁恐?、壓力值或溫度值都拆分為百位、十位和個位三組數(shù)字，數(shù)字都采用十進(jìn)制方式，包含數(shù)字O、1、2、3...7、8和9，以井下流量監(jiān)測為例，地面聲波發(fā)射器2將從百位開始，按時間序列依次發(fā)射包含0-9數(shù)值大小和流量識別碼的聲波信號，聲波信號通過注水管柱內(nèi)液體傳至井下聲波注水工作筒6，聲波注水工作筒6接收聲波信號后解碼，確定聲波信號的數(shù)值類型為流量，數(shù)值權(quán)重為百位，將聲波信號包含的數(shù)值與井下聲波注水工作筒6記錄的流量值的百位數(shù)字比較，在某一時間序列，如果兩個數(shù)值相等，聲波注水工作筒6水嘴9前的電磁快開/關(guān)閥10將短暫關(guān)閉一段時間，此時通過地面控制器I可以觀察到井口壓力上升，從而可以在地面確定井下流量值的百位數(shù)字，聲波注水工作筒6水嘴9前的電磁快開/關(guān)閥10重新打開，采用同樣方法依次確定井下流量值的十位、個位數(shù)值，并最終確定井下流量值。采用同樣方法確定井下壓力值和溫度值，即實現(xiàn)流量值、壓力值或溫度值的傳輸，實現(xiàn)地面讀取井下聲波注水工作筒6參數(shù)的功能。
[0029]比如現(xiàn)在要把井下聲波注水工作筒6記錄的流量傳遞到地面，如流量值為486方/天。因為井下的聲波注水工作筒6沒有向地面發(fā)送聲波的能力，就只能通過地面聲波發(fā)射器2向井下發(fā)射，待井下聲波注水工作筒6接受到聲波后再執(zhí)行電磁快開/關(guān)閥10的動作。具體方法如下:(I)地面聲波發(fā)射器2先發(fā)送一段讀取流量參數(shù)的聲波信號，該信號包括流量信號、讀取對應(yīng)工作層數(shù)信號；(2)在發(fā)送聲波信號，信號標(biāo)志是發(fā)送流量的百位數(shù)字信號，在It時間內(nèi)發(fā)送數(shù)字I，與井下聲波注水工作筒6記錄的流量百位數(shù)4不相等，然后2t時間內(nèi)發(fā)送數(shù)字2，仍不相等。。。。直至4t時間發(fā)送數(shù)字4，和井下聲波注水工作筒6記錄的流量百位數(shù)相等，這時井下聲波注水工作筒6水嘴9前的電磁快開/關(guān)閥10關(guān)閉，井口壓力快速升高，表面井下聲波注水工作筒6記錄的流量百位數(shù)字是4，之后出水口自動打開，完成了百位數(shù)字井下往井上的間接傳輸；(3)聲波發(fā)射器2繼續(xù)往井下發(fā)送聲波信號，信號標(biāo)志是發(fā)送流量的十位數(shù)字信號，然后同步驟(2)，直到St時間時發(fā)送數(shù)字8，井下聲波注水工作筒6相應(yīng)關(guān)閉出水口，同樣判斷十位數(shù)字；(4)采用相同方法讀取個位數(shù)字6。
[0030]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的功能及工作過程進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體功能和工作過程，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)地面控制器控制聲波發(fā)射器，發(fā)送配注量調(diào)節(jié)聲波信號，聲波注水工作筒接收聲波信號后，判斷層位并分析數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)水嘴開度大小至配注值，完成對注水層位的選擇和流量控制； (2)地面控制器控制聲波發(fā)射器發(fā)送井下流量、壓力和溫度監(jiān)測聲波信號，聲波信號經(jīng)過編碼，編碼信息包括層位信息、數(shù)值類型(流量、壓力、溫度)、數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)和數(shù)值大小(0-9之間的數(shù)值)； (3)待監(jiān)測注水層的聲波注水工作筒接收步驟(2)中所述的聲波信號后解碼，確定聲波信號的數(shù)值類型(流量、壓力、溫度)和數(shù)值權(quán)重(百位、十位、個位)，聲波發(fā)射器按時間序列依次發(fā)送O至9的聲波數(shù)字信號，發(fā)送的數(shù)字與井下聲波注水工作筒記錄的相應(yīng)數(shù)值類型和數(shù)值權(quán)重的數(shù)值進(jìn)行比較，如果兩個數(shù)值相等，聲波注水工作筒水嘴前的電磁快開/關(guān)閥關(guān)閉，通過地面控制器觀察到井口壓力上升，從而判斷對應(yīng)數(shù)值類型及數(shù)值權(quán)重上的數(shù)字，重復(fù)上述步驟直至確定出解碼所得數(shù)值類型的百位、十位和個位數(shù)字，最終完成井下待監(jiān)測注水層的流量值、壓力值和溫度值的傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，所述步驟(I)中的聲波信號包含聲波注水工作筒層位標(biāo)識信息和流量值信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，所述步驟(3)中待監(jiān)測注水層的聲波注水工作筒水嘴開啟，其他注水層的聲波注水工作筒水嘴關(guān)閉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，所述步驟(I)至步驟(3)中的聲波發(fā)射器內(nèi)設(shè)置有聲波制造元件，所述聲波制造元件產(chǎn)生的聲波頻率、幅值、波形由地面控制器設(shè)定，所述聲波制造元件浸沒于注水管柱液體內(nèi)，所述聲波信號通過注水管柱內(nèi)液體傳至井下對應(yīng)注水層的聲波注水工作筒，聲波注水工作筒接收信號并動作。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，所述注水管柱包括由下至上依次連接的堵頭、聲波注水工作筒、油管及油管短節(jié)、設(shè)置于套管頂部的井口裝置，所述聲波發(fā)射器安裝在井口裝置上，由地面控制器供電，所述套管內(nèi)通過套設(shè)于油管及油管短節(jié)外部的分層工具進(jìn)行分層，其中，每個注水層對應(yīng)一個聲波注水工作筒。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)井下流量、壓力和溫度監(jiān)測的無纜式分層注水方法，其特征在于，所述步驟(I)至步驟(3)中的聲波注水工作筒內(nèi)安裝水嘴、電磁快開/關(guān)閥、流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。
【文檔編號】E21B47/00GK106050201SQ201610648915
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610648915.2, CN 106050201 A, CN 106050201A, CN 201610648915, CN-A-106050201, CN106050201 A, CN106050201A, CN201610648915, CN201610648915.2
【發(fā)明人】王良杰, 楊萬有, 劉敏, 毛慶凱, 張磊, 羅昌華
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司