低渗透油藏堵水调剖在线监测系统及方法与流程

本发明属于注水井调剖技术领域，具体涉及一种低渗透油藏堵水调剖在线监测系统及方法。

背景技术：

目前，低渗透油藏堵水调剖现场多采用溶液罐一次性配备大量的调剖剂，实际使用中，将一次性配备的大量调剖剂全部泵入注水井进行堵水，调剖剂的使用量不能精确的被计量，容易造成调剖剂的过量或欠缺，调剖剂的过量导致资源浪费，成本增加，调剖剂的欠缺导致堵水效果不好，在现场没有连续配液和连续计量装置的情况下,无法实现连续配液，直接影响调剖堵水工艺的实施，设计满足调剖堵水工艺要求的调剖堵水专用设备,已刻不容缓；因此，现如今缺少一种低渗透油藏堵水调剖在线监测系统及方法，实现施工过程中，满足注入压力、注入时间、注入排量、累计注入量之间相应的协同联系，保证大剂量调剖液的注入的同时，确保堵剂达到不过早交联、沉淀和膨胀,保证调剖堵水效果的目的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其设计新颖合理，实现调剖剂的连续配液，满足注水井调剖液的需要量的动态调节，实时在线监测调剖，保证施工效果，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：包括配水间注水子系统、注水井调剖子系统和用于在线监测所述注水井调剖子系统运行的控制子系统，所述注水井调剖子系统包括注入管路以及依次设置在所述注入管路上用于调配调剖剂的加药桶、用于存储调配好的调剖剂的溶液罐和向注水井泵入调剖剂的注入泵，所述注入管路上加药桶与溶液罐之间连通的管段为金属软管，所述金属软管上安装有精确计量泵，所述注入管路上溶液罐与注入泵之间连通的管段上设置有用于采集溶液罐输出的调剖剂流量的电磁流量计，加药桶内设置有用于均匀搅拌调剖剂的搅拌机，溶液罐的顶端安装有雷达液位计，注水井的井口端设置有用于采集并显示配水间注水子系统向注水井注水压力的压力表和与压力表连接的压力变送器，所述控制子系统包括数据分析处理器以及均与数据分析处理器连接的存储器、计时器、用于数据拷贝的USB接口和用于远程传输低渗透油藏堵水调剖现场工况的数据传输单元，数据分析处理器的输入端接有用于采集低渗透油藏堵水调剖现场工况信息的视频采集器，数据分析处理器的输出端接有声光报警器、显示屏和用于驱动云台转动的舵机模块，视频采集器安装在云台上，雷达液位计、压力变送器、电磁流量计和视频采集器均通过现场数据采集单元与数据分析处理器的输入端连接，所述数据传输单元包括路由器以及均与路由器连接的服务器和公网端口。

上述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：还包括数控平台，所述数控平台通过路由器与数据分析处理器通信，数控平台的输出端接有打印机。

上述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：所述公网端口为内嵌花生壳的花生棒。

上述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：所述现场数据采集单元包括多路程控增大放大器和均与多路所述程控增大放大器均连接的数据采集卡。

上述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：所述程控增大放大器为PGA205可编程的增益仪器放大器。

上述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，其特征在于：所述视频采集器为焦距可调的高清摄像机，所述高清摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输至数据分析处理器。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可检测调剖效果以及实时在线监控现场工况的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、监测系统初始化：首先，采用上电复位的方式对监测系统进行初始化，确定监测系统正常使用；然后，设定注水井压力预测阈值，将所述注水井压力预测阈值存储在存储器中；

步骤二、读取注水井的压力实际值：配水间注水子系统为注水井注入压力，采用压力变送器获取注水井的压力，并将注水井的压力值通过现场数据采集单元预处理，得到注水井的压力实际值并传输至数据分析处理器，同时，远程监控者可采用远程终端，通过公网端口远程访问路由器，查看视频采集器采集的视频画面信息，视频采集器为焦距可调的高清摄像机，通过数据分析处理器驱动云台传动，所述高清摄像机动态的采集现场画面信息，查看压力表实际测量的注水井的压力实际值，所述压力实际值不大于注水井压力预测阈值；

步骤三、监测系统的运转：首先，调剖现场施工人员按照投加液的比例在加药桶里进行配置待使用的调剖剂，同时采用搅拌机对加药桶配置的待使用的调剖剂进行搅拌，确保待使用的调剖剂充分均匀溶解，待使用的调剖剂配置成功后，通过精确计量泵泵入溶液罐中；然后，根据预先获取的低渗透油藏深度预测值，计算调剖剂送入至渗透通道剖面的速度，其中，调剖剂配置好后调剖剂交联的时间即确定，采用雷达液位计获取调剖剂的液位高度，数据分析处理器控制加注泵泵出调剖剂速度，同时电磁流量计采集调剖剂输出使用的流量；最后，采用计时器记录配水间注水子系统为注水井注入压力的实际注入时间，以及实时读取注水井当前的压力实际值；

步骤四、判断监测系统是否工作正常：预先通过数据分析处理器设定配水间注水子系统为注水井注入压力不随时间变化的注入时间阈值，并存储在存储器中，当计时器记录的实际注入时间大于存储器中存储的注入时间阈值时，说明监测系统工作不正常，执行步骤六；当计时器记录的实际注入时间不大于存储器中存储的注入时间阈值时，说明监测系统工作正常，执行步骤五；

步骤五、判断注水井当前的压力实际值是否上升至注水井压力预测阈值：压力变送器或压力表获取的注水井当前的压力实际值，当注水井当前的压力实际值小于注水井压力预测阈值时，循环步骤三；当注水井当前的压力实际值上升至注水井压力预测阈值时，执行步骤六；

步骤六、报警提示且注水井调剖子系统停止工作：数据分析处理器控制声光报警器提示现场施工人员查看监测系统工作状态，同时数据分析处理器控制加注泵和精确计量泵停止运转；

步骤七、生成数据报表以及数据报表的远程传输：数据分析处理器将雷达液位计、压力变送器和电磁流量计采集的数据绘制成曲线并生成数据报表，并将数据报表反应的监测信息通过路由器远程在线传输。

上述的方法，其特征在于：步骤二中现场数据采集单元包括多路程控增大放大器和均与多路所述程控增大放大器均连接的数据采集卡，现场数据采集单元对注水井的压力值进行滤波放大预处理；所述远程终端为手机或计算机。

上述的方法，其特征在于：步骤三中采用超声波探测器预先获取低渗透油藏深度预测值，采用雷达液位计获取调剖剂的液位高度，通过数据分析处理器设定溶液罐的液位高度阈值，当雷达液位计获取调剖剂的液位高度低于溶液罐的液位高度阈值时，通过精确计量泵向溶液罐泵入调剖剂，当雷达液位计获取调剖剂的液位高度不低于溶液罐的液位高度阈值时，精确计量泵不工作。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统采用加药桶搅拌投加液使调剖液配置均匀，采用精确计量泵精确泵入实际需要量的调剖液，避免一次性将调配的调剖液全部泵入注水井，造成溶液的浪费，便于推广使用。

2、本发明采用的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统通过配水间注水子系统、注水井调剖子系统和控制子系统之间的配合，满足注水井注入压力以及调剖液注入时间、注入排量、累计注入量之间相应的协同联系，可靠稳定，使用效果好，同时采用无线数据远程传输，通过在路由器上安装公网端口，实现支持公网，满足监控者远程在线监测的效果。

3、本发明采用的方法，通过读取注水井压力值与给定的注水井压力预测阈值进行实时的比较，同时根据压力值的变化时间，判定注水井调剖子系统的工作状态，另外，通过远程监测的方式在线监测现场工况，减少劳动力的使用，便于推广使用。

综上所述，本发明设计新颖合理，实现调剖剂的连续配液，满足注水井调剖液的需要量的动态调节，实时在线监测调剖，保证施工效果，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明低渗透油藏堵水调剖在线监测系统的结构示意图。

图2为本发明渗透油藏堵水调剖在线监测系统的电路原理框图。

图3为本发明方法的流程框图。

附图标记说明:

1—配水间注水子系统； 2—注水井； 3—注水层；

4—渗透通道； 5—压力表； 6—压力变送器；

7—注入泵； 8—电磁流量计； 9—雷达液位计；

10—溶液罐； 11—精确计量泵； 12—加药桶；

13—搅拌机； 14—金属软管； 15—视频采集器；

16—计时器； 17—存储器；

18—现场数据采集单元； 19—数据分析处理器；

20—显示屏； 21—舵机模块； 22—云台；

23—声光报警器； 24—USB接口； 25—路由器；

26—服务器； 27—公网端口；28—数控平台。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述的低渗透油藏堵水调剖在线监测系统，包括配水间注水子系统1、注水井调剖子系统和用于在线监测所述注水井调剖子系统运行的控制子系统，所述注水井调剖子系统包括注入管路以及依次设置在所述注入管路上用于调配调剖剂的加药桶12、用于存储调配好的调剖剂的溶液罐10和向注水井2泵入调剖剂的注入泵7，所述注入管路上加药桶12与溶液罐10之间连通的管段为金属软管14，所述金属软管14上安装有精确计量泵11，所述注入管路上溶液罐10与注入泵7之间连通的管段上设置有用于采集溶液罐10输出的调剖剂流量的电磁流量计8，加药桶12内设置有用于均匀搅拌调剖剂的搅拌机13，溶液罐10的顶端安装有雷达液位计9，注水井2的井口端设置有用于采集并显示配水间注水子系统1向注水井2注水压力的压力表5和与压力表5连接的压力变送器6，所述控制子系统包括数据分析处理器19以及均与数据分析处理器19连接的存储器17、计时器16、用于数据拷贝的USB接口24和用于远程传输低渗透油藏堵水调剖现场工况的数据传输单元，数据分析处理器19的输入端接有用于采集低渗透油藏堵水调剖现场工况信息的视频采集器15，数据分析处理器19的输出端接有声光报警器23、显示屏20和用于驱动云台22转动的舵机模块21，视频采集器15安装在云台22上，雷达液位计9、压力变送器6、电磁流量计8和视频采集器15均通过现场数据采集单元18与数据分析处理器19的输入端连接，所述数据传输单元包括路由器25以及均与路由器25连接的服务器26和公网端口27。

注入管路上依次设置加药桶12、溶液罐10和注入泵7，目的是将调剖剂从配置到泵入注水井2实现一体化设计，避免一次性配置大量的调剖液而全部注入至注水井2中，实现注水井2中调剖液流量的可控操作，金属软管14的设置是为了将加药桶12中调配好的调剖剂通入溶液罐10中，便于加药桶12和溶液罐10任意的安置位置，可满足地面加药，防止工人高空作业，降低安全隐患；精确计量泵11的设置为了实现定时定量输入调剖液，确保调剖液加入的稳定性及准确性，采用电磁流量计8累计叠加调剖液的使用量，雷达液位计9的设置是为了检测溶液罐10中液面的高度，实际使用中，溶液罐10中液面的高度不能太高，也不能太低，溶液罐10中液面的高度太高，容易造成溶液罐10压力过大甚至溶液的溢出，溶液罐10中液面的高度太低，容易造成溶液罐10中存液量不足，导致注入泵7需求不足；压力表5和压力变送器6的设置目的是同时采集注水井2的压力值，压力表5一能满足现场施工人员快速直观的观察压力值，二是为了通过视频采集器15远程查看现场的监测人员直观的查看注水井2的压力，压力变送器6可将注水井2的压力数据传输至控制子系统，计时器16的设置是为了计算注水时间，避免由于长时间给渗透通道4注水而无察觉，给油井带来更多的水分，降低采油率，USB接口24的设置是为了避免无网络时，数据无法采集，采用U盘插入USB接口24，直接将数据分析处理器19获取的数据拷贝出来，制作历史曲线及视频画面供后期参考使用，云台22的设置为了安装视频采集器15并通过自身的转动带动视频采集器15转动，实现360°无死角的采集现场视频图像信息，舵机模块21控制云台22转动角度变化精度高，服务器26的设置为监控系统引入网络环境，采用路由器25将设备连接至网络环境，同时路由器25可实现多个通信设备的数据通信，公网端口27的设置为了监控人员通过手机或计算机通过固定的IP地址查看视频采集器15采集的现场施工视频图像信息，实现在线监测现场施工。

优选的压力变送器6采用压力测量范围为0～40MPa的压力变送器满足注水压力数据采集需求，压力表5采用不锈钢压力表，抗振动效果好。

如图1所示，本实施例中，还包括数控平台28，所述数控平台28通过路由器25与数据分析处理器19通信，数控平台28的输出端接有打印机。

数控平台28优选的采用工控机，用于现场整体数据的采集保存，以及后期数据处理，生成报表并安装打印机，满足打印需求。

本实施例中，所述公网端口27为内嵌花生壳的花生棒。

本实施例中，所述现场数据采集单元18包括多路程控增大放大器和均与多路所述程控增大放大器均连接的数据采集卡，所述程控增大放大器为PGA205可编程的增益仪器放大器。

实际使用中，电磁流量计、雷达液位计、压力变送器采集的数据均通过4～20mA电流信号输出，现场数据采集单元18的设置是为了将电流信号转换为电压信号并滤波去燥放大，满足数据分析处理器19的处理要求，数据分析处理器19优选的采用英特尔(Intel)至强E5-1650v2处理器，低功耗响应时间短。

本实施例中，所述视频采集器15为焦距可调的高清摄像机，所述高清摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输至数据分析处理器19。

如图3所示的一种低渗透油藏堵水调剖在线监测的方法，包括以下步骤：

步骤一、监测系统初始化：首先，采用上电复位的方式对监测系统进行初始化，确定监测系统正常使用；然后，设定注水井压力预测阈值，将所述注水井压力预测阈值存储在存储器17中；

步骤二、读取注水井的压力实际值：配水间注水子系统1为注水井2注入压力，采用压力变送器6获取注水井2的压力，并将注水井2的压力值通过现场数据采集单元18预处理，得到注水井2的压力实际值并传输至数据分析处理器19，同时，远程监控者可采用远程终端，通过公网端口27远程访问路由器25，查看视频采集器15采集的视频画面信息，视频采集器15为焦距可调的高清摄像机，通过数据分析处理器21驱动云台22传动，所述高清摄像机动态的采集现场画面信息，查看压力表5实际测量的注水井2的压力实际值，所述压力实际值不大于注水井压力预测阈值；

注水井压力预测阈值为注水井2中渗透通道4完全被封堵不渗水时的压力值，所述压力实际值不大于注水井压力预测阈值满足实际的压力测量状态。

步骤三、监测系统的运转：首先，调剖现场施工人员按照投加液的比例在加药桶12里进行配置待使用的调剖剂，同时采用搅拌机13对加药桶12配置的待使用的调剖剂进行搅拌，确保待使用的调剖剂充分均匀溶解，待使用的调剖剂配置成功后，通过精确计量泵11泵入溶液罐10中；然后，根据预先获取的低渗透油藏深度预测值，计算调剖剂送入至渗透通道剖面的速度，其中，调剖剂配置好后调剖剂交联的时间即确定，采用雷达液位计9获取调剖剂的液位高度，数据分析处理器19控制加注泵7泵出调剖剂速度，同时电磁流量计8采集调剖剂输出使用的流量；最后，采用计时器16记录配水间注水子系统1为注水井2注入压力的实际注入时间，以及实时读取注水井2当前的压力实际值；

步骤四、判断监测系统是否工作正常：预先通过数据分析处理器19设定配水间注水子系统1为注水井2注入压力不随时间变化的注入时间阈值，并存储在存储器17中，当计时器16记录的实际注入时间大于存储器17中存储的注入时间阈值时，说明监测系统工作不正常，执行步骤六；当计时器16记录的实际注入时间不大于存储器17中存储的注入时间阈值时，说明监测系统工作正常，执行步骤五；

通过计时器16记录的实际注入时间与存储器17中存储的注入时间阈值进行比较，配水间注水子系统1为注水井2注水时间不能无限制的放长，避免为油井带来水分杂质，降低采油率，需及时调整调剖位置，进行注水调剖技术的实时。

步骤五、判断注水井当前的压力实际值是否上升至注水井压力预测阈值：压力变送器6或压力表5获取的注水井2当前的压力实际值，当注水井2当前的压力实际值小于注水井压力预测阈值时，循环步骤三；当注水井2当前的压力实际值上升至注水井压力预测阈值时，执行步骤六；

步骤六、报警提示且注水井调剖子系统停止工作：数据分析处理器19控制声光报警器23提示现场施工人员查看监测系统工作状态，同时数据分析处理器19控制加注泵7和精确计量泵11停止运转；

报警提示且注水井调剖子系统停止工作时出现两种情况，一是计时器16记录的实际注入压力时间过长，堵水失败；二是注水井2当前的压力实际值上升至注水井压力预测阈值，堵水成功，通过数据传输或采集识别报警提示的类型。

步骤七、生成数据报表以及数据报表的远程传输：数据分析处理器19将雷达液位计9、压力变送器6和电磁流量计8采集的数据绘制成曲线并生成数据报表，并将数据报表反应的监测信息通过路由器25远程在线传输。

本实施例中，步骤二中现场数据采集单元18包括多路程控增大放大器和均与多路所述程控增大放大器均连接的数据采集卡，现场数据采集单元18对注水井2的压力值进行滤波放大预处理；所述远程终端为手机或计算机。

本实施例中，步骤三中采用超声波探测器预先获取低渗透油藏深度预测值，采用雷达液位计9获取调剖剂的液位高度，通过数据分析处理器19设定溶液罐10的液位高度阈值，当雷达液位计9获取调剖剂的液位高度低于溶液罐10的液位高度阈值时，通过精确计量泵11向溶液罐10泵入调剖剂，当雷达液位计9获取调剖剂的液位高度不低于溶液罐10的液位高度阈值时，精确计量泵11不工作。

本实施例中，将施工现场实时显示的液位、使用的调剖剂流量、注水井2的压力以及现场视频图像信息传输至数控平台28或远程终端，对采集的液位、流量、压力参数绘制历史曲线及数据报表供后期分析处理，使用简单方便，无需对使用人员进行专业性培训。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。