一种分注井智能轮换注聚装置系统的制作方法

本实用新型属于石油开采技术领域，具体涉及一种分注井智能轮换注聚装置系统。

背景技术：

油田注水是油田开发过程中，应用最广、最有效、最经济的增产稳产措施之一。随着油田开发需求不断提高，注水技术不断升级换代，为了满足我国特高含水开发期水驱技术的实际工艺要求，解决特高含水期注水井智能配注新工艺及配套工具的问题，为了有效解决层间和层内差异，提出了井下分层注水技术来实现均衡注采开发，最大程度的提高储层波及体积，提高油田采收率。随着油田开发的深入，分注井逐年增多，测调工作量大，配套测调费用逐年升高；测调遇阻频发，导致后期检串、带压作业费用高；受压力波动、地层吸水能力变化等因素影响，检配合格率下降快，国内大部分高含水油田难以满足油田精细分层注水需要，已经逐年推广实施分层注聚合物的三次采油工艺，同时为进一步提高注聚合物数字化水平，探索分层注聚合物新途径，开展了数字式分注工艺研究与试验，在此基础上提出了分层智能轮注的技术思路。

同时前期结合有缆数字式分注现场试验，添加完善了分层轮注功能，并开展了分层轮注现场试验和效果分析，实现计量方式由单层瞬时流量计量向单层累计流量计量转变，减小计量误差，分层注聚合物精度高，分层合格率保持水平高，为探索试验分层智能轮注工艺技术奠定了基础。

采用分层轮注工艺单段时间内水流速度、注聚合物强度均变化较小，可保证地层长期有效平稳地注聚合物，能够实现良好的驱油效果，长庆油田注聚合物特征满足分层轮注工艺油藏要求。分层智能轮注工艺无需井下流量计等仪器，配水器结构设计简单。井下阀门孔口可根据需要设计，减小可调水嘴堵塞风险和局部阻力损失。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种分注井智能轮换注聚装置系统，满足我国一些区块的注聚合物井配注量较小的实际工艺要求，解决测调精度低，现场施工复杂，劳动强度大，井口压力高，存在较大危险隐患等工艺及配套工具的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种分注井智能轮换注聚装置系统，包括智能轮注配注器和地面控制器，智能轮注配注器设置在井下，通过油管和井口连接，地面控制器与智能轮注配注器连接，用于对智能轮注配注器所在井下层段的指配注量、油管压力、地层压力及温度参数进行监测。

具体的，智能轮注配注器内部为中空的注聚合物通道，从上至下依次包括上接头体、连接体、中心管和下接头体，中心管外侧套有调节腔体，调节腔体下部设有开口，开口处装有调节阀，调节阀与控制单元连接。

进一步的，控制单元包括电控单元c1，电控单元c1分别与供电单元、驱动单元、开关控制单元和监测单元，电控单元、驱动单元、开关控制单元和监测单元均与供电单元电连接。

进一步的，连接体的外部从上至下依次设置有第一壳体、第二壳体和第三壳体，第一壳体上端和上接头体之间设有上端帽；调节腔体下端和下接头之间设有下端帽。

进一步的，电控单元和供电单元设置在第一壳体内，通过连接件连接；驱动单元设置在第二壳体内，开关控制单元设置在第三壳体内，监测单元设置在调节腔体内，电控单元、驱动单元、开关控制单元和监测单元均与地面控制器电连接。

进一步的，下端帽与调节腔体、调节腔体与连接体上层、连接体与第三壳体、第三壳体与第二壳体、第二壳体与过渡件、过渡件与第一壳体、第一壳体与上端帽、上端帽与上接头体均是通过插接的方式连接。

进一步的，下端帽与调节腔体、调节腔体与连接体、连接体与第三壳体、第三壳体与第二壳体、第二壳体与过渡件、过渡件与第一壳体、第一壳体与上端帽、上端帽与上接头体之间分别采用o型密封圈实现径向高压密封。

进一步的，下接头体与中心管、上接头体与连接体之间均采用内外螺纹方式连接。

进一步的，地面控制器还连接有无线控制模块，无线控制模块从上至下依次包括电缆接头、定位爪、磁定位短节、主体架构、主控模块、通讯模块和天线，电缆接头与地面控制器电连接，天线与电控单元无线连接。

具体的，智能轮注配注器包括多个，依次间隔设置在井下各层段。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型一种分注井智能轮换注聚装置系统，多个智能轮注配注器依次间隔设置在井下各层段，实现计量方式由单层瞬时流量计量向单层累计流量计量转变，减小计量误差，分层注聚合物精度高，分层合格率保持水平高，智能轮注配注器与地面控制器连接，地面控制与监测井下分层注入量，实现小水量计量由井下计量变为地面计量，使用的电子标签为一次性投放无需回收，轮注工艺简单，无需地面任何作业车辆及设备，大幅度降低劳动强度，实现了人工免投捞和测调作业，提高工作效率，节约测调费用。

进一步的，配注器自动按照预置轮注周期执行动作，实现注聚合物层交替注聚合物的自动切换，除实现了自动开关功能外，还具有温度、压力、调节电流、电压等多参数监测及存储功能，系统采用超低功耗电源管理模块，实现在有限的电池容量内，提供最长的有效工作寿命，有效使用寿命可达3年以上，配注器的验封周期以及轮注周期均可根据不同配注需求进行调整，可满足不同注聚合物井的轮注需求。

进一步的，调节阀与控制单元连接，程序在下井前给轮注智能配水器设置好，基本就设置一个轮注周期，配水器在井下按照设定程序执行开关动作。配水器到了轮注周期时，供电单元给驱动单元供电带动调节阀动作开大或者关小水嘴。

进一步的，机械设计结构很好，同时调节阀与控制单元连接，程序在下井前给轮注智能配水器设置好，基本就设置一个轮注周期，配水器在井下按照设定程序执行开关动作。

进一步的，插接可以实现各组件的有效连接和密封，同时也可以实现各组件电路的有效连通。

进一步的，o型密封圈材质比较好，密封效果很好，现在生产工具基本用的都是此密封圈，可以承受120mpa高压。

进一步的，螺纹连接既可以实现上下接头与中间部分的有效连接，又可以实现高压密封和电路互通。

综上所述，本实用新型解决了数字式分注和常规分注工艺采用井下流量计计量单层流量误差大、流量计易损等问题；同时省去流量计组件，有效降低分注工艺成本。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的工艺示意图；

图2为本实用新型的无线控制模块的结构图；

图3为本实用新型的智能轮注配注器的电路图；

图4为本实用新型的智能轮注配注器的结构图。

其中：1.下接头体；2.下端帽；3.调节腔体；4.中心管；5.连接体；6.第三壳体；7.第二壳体；8.连接件；9.第一壳体；10.上端帽；11.上接头体；12.调节阀；13.地面控制器；14.电子标签；15.第一配注器；16.第二配注器；17.电缆接头；18.定位爪；19.磁定位短节；20.主体构架；21.主控模块；22.通讯模块；23.天线；c1.电控单元；c2.供电单元；c3.驱动单元；c4.开关控制单元；c5.监测单元。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种分注井智能轮换注聚装置系统，通过井下智能轮注配注器自动控制开启和闭合，使注聚合物井在一段时间内只有一层进行注聚合物，通过控制各层的开关周期，使每层分时间段累计注聚合物量达到地质配注要求的工艺过程，下井前在地面预先设置轮注周期等参数，下井后将自动按照设定参数进行分层轮换注聚作业，无需任何人工干涉，可以反复更改注聚合物周期与目标配注量，注聚合物周期可以根据注采方案进行调整，一种方法是通过在井口投放预设好的电子标签与井下设备进行无线传输，另一种是上测井车利用电缆携带井下控制器与智能轮注配注器建立无线通讯，即可在免施工、免作业的情况下更改井下智能配注器中的轮注周期。

请参阅图1，本实用新型一种分注井智能轮换注聚装置系统，包括智能轮注配注器和地面控制器13，智能轮注配注器包括多个，依次间隔设置在井下各层段，通过油管和井口连接，智能轮注配注器内设置有用于感应电子标签14的阅读器，通过完井后从井口投放电子标签14更改智能轮注配注器的轮注周期，智能轮注配注器与地面控制器13电连接，用于对智能轮注配注器所在层段的指配注量、油管压力、地层压力及温度参数进行监测。

请参阅图4，智能轮注配注器内部为中空的注聚合物通道，从上至下依次包括上接头体11、连接体5、中心管4和下接头体1，配注器内的中心管4外侧套有调节腔体3，调节腔体3下部设有开口，开口处装有调节阀12，配注器的壳体内还安装有用于控制调节阀12开闭的控制单元，控制单元与地面控制器13电联接，水从油管注入到配注器的注聚合物通道，在控制单元的调节下，调节阀12按预设周期开关，水从调节腔体3下部的开口注入到各地层。

连接体5的外部从上至下依次套有第一壳体9、第二壳体7和第三壳体6，为了密封第一壳体9，第一壳体9上端和上接头体11之间设有上端帽10；为了密封调节腔体3，调节腔体3下端和下接头1之间设有下端帽2。

下端帽2与调节腔体3、调节腔体3与连接体上层5、连接体5与第三壳体6、第三壳体6与第二壳体7、第二壳体7与过渡件8、过渡件8与第一壳体9、第一壳体9与上端帽10、上端帽10与上接头体11均是通过插接的方式连接。

下端帽2与调节腔体3、调节腔体3与连接体5、连接体5与第三壳体6、第三壳体6与第二壳体7、第二壳体7与过渡件8、过渡件8与第一壳体9、第一壳体9与上端帽10、上端帽10与上接头体11之间分别采用o型密封圈实现径向高压密封。

下接头体1与中心管4、上接头体11与连接体5均是采用内外螺纹的方式连接。

请参阅图3，控制单元包括电控单元c1，电控单元c1分别与供电单元c2、驱动单元c3、开关控制单元c4和监测单元c5电连接，电控单元c1、驱动单元c3、开关控制单元c4和监测单元c5均与供电单元c2电连接，电控单元c1、驱动单元c3、开关控制单元c4和监测单元c5还与地面控制器13电连接。

其中，电控单元c1和供电单元c2设于第一壳体9内，电控单元c1和供电单元c2之间通过连接件8连接，连接件8是过渡连接作用，便于各单元电路的排布；驱动单元c3设于第二壳体7内，开关控制单元c4设于第三壳体6内，监测单元c5设于调节腔体3内。

请参阅图2，地面控制器13连接有无线控制模块，无线控制模块从上至下依次包括电缆接头17、定位爪18、磁定位短节19、主体架构20、主控模块21、通讯模块22和天线23，电缆接头17与地面控制器13电连接，天线23与控制单元的电控单元c1无线连接。

请参阅图3，本实用新型智能轮注配注器的工作原理如下：

配注器的控制单元与地面控制器13电连接，控制器13为计算机，可以在电控单元c1设置配注器轮注参数，将该配注器下入井中，供电单元c2为电源，给该配注器的控制单元进行供电，所述驱动单元c3为电机，带动开关控制单元c4控制调节阀12的开关实现注聚合物。

轮注参数需要改变时，从油管向配注器内投放设置好的电子标签，电控单元c1上具有能够读取电子标签的阅读器，阅读器读取电子标签的信息，并存储，更改了轮注参数，从而达到注聚合物的配注目标，监测单元c5内部集成有一个温度传感器和两个压力传感器，可以监测当前层段的环境温度、油管内(嘴前)压力、油套环空间(嘴后)压力，同时控制系统可监测阀咀调节过程中的调节电流、电压等参数，并通过存储模块将所有监测数据进行存储，待设备起井后可由地面设备进行读取及回放。

请参阅图1，本实用新型一种分注井智能轮换注聚装置系统的施工工艺，包括以下步骤：

s1、在配注器下井前，设置配注器的注聚合物周期；

s2、配注器全部下井后，先按照预先设定的注聚合物周期对配注器所在层段的指配注量、油管压力、地层压力及温度参数进行监测；

s3、通过配注器对地层进行注聚合物，更改配注器的注聚合物周期时，一种方法是投放预设好的电子标签，阅读器读取并存储电子标签的信息，更改注聚合物周期；另一种是测井车利用电缆携带井下控制器与智能轮注配注器建立无线通讯，更改井下智能配注器中的轮注周期；

s4、配注器注聚合物结束后自动关闭，全部注聚合物结束后起井，取出配注器，在地面输出所得指配注量、油管压力、地层压力及温度参数。

本实用新型的这种注聚合物井智能轮注工艺中的电子标签是一次性投放无需回收，轮注工艺简单，无需地面任何作业车辆及设备，大幅度降低劳动强度，实现了人工免投捞和测调作业，提高工作效率，节约测调费用。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本实用新型实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型施工工艺用于多个层段注聚合物时，包括以下步骤：

步骤1)在配注器下井前，设置各层段配注器的注聚合物周期；

步骤2)配注器全部下井后，先按照预先设定的注聚合物周期对各层段的指标参数进行监测；

步骤3)通过各层段的配注器对各地层进行注聚合物，更改配注器的注聚合物周期时；

一种方法是投放预设好的电子标签14，每个智能轮注配注器内都设置有电子标签阅读器，完井后，需要更改轮注周期时从井口投入电子标签14，经过每个智能轮注配注器时，阅读器感应到相关指令，然后对各自轮注周期进行更改，该配注器读取并存储电子标签14的信息，更改注聚合物周期；

另一种方法是测井车利用电缆携带井下无线控制模块(图2)与智能轮注配注器建立无线通讯，地面控制器与井下无线控制模块采用电缆连接，需要更改注聚合物周期时，采用电缆携带井下无线控制模块，地面上通过地面控制器给井下无线控制模块发送相关更改注聚合物周期的指令，更改井下智能配注器中的轮注周期。

步骤4)各层段的配注器注聚合物结束后均自动关闭，全部注聚合物结束后起井，取出各层段的配注器，在地面输出各层段的指标参数。

所述步骤3)中的注聚合物周期的设置条件为：打开一层的配注器进行注聚合物时，其它层的配注器均处于关闭状态，到周期时间后打开的配注器自动关闭，下一层的配注器自动打开。

实施例2

如图1所示，该工艺用于两个层段注聚合物时，包括以下步骤：

步骤1)在配注器下井前，设置第一层段第一配注器15和第二层段第二配注器16的注聚合物周期；

步骤2)第一配注器15和第二配注器16全部下井后，先按照预先设定的注聚合物周期对两个层段的指标参数进行监测；

步骤3)通过第一配注器和第二配注器依次对第一层段和第二层段地层进行注聚合物，更改第一配注器或第二配注器的注聚合物周期时，一种方法投放预设好的电子标签，第一配注器或第二配注器读取并存储电子标签的信息，更改注聚合物周期；另一种是上测井车利用电缆携带井下控制器与智能轮注配注器建立无线通讯，第一配注器或第二配注器与井下控制器建立无线通讯并在地面给配注器发送修改参数指令，更改井下智能配注器中的轮注周期。

步骤4)注聚合物结束后，第一配注器15和第二配注器16自动关闭，起井，取出第一配注器15和第二配注器16，在地面输出两个层段的指标参数。

本实用新型解决数字式分注和常规分注工艺采用井下流量计计量单层流量误差大、流量计易损等问题；同时省去流量计组件，有效降低分注工艺成本。

采用分层轮注工艺单段时间内水流速度、注聚合物强度均变化较小，可保证地层长期有效平稳地注聚合物，能够实现良好的驱油效果，长庆油田注聚合物特征满足分层轮注工艺油藏要求。分层智能轮注工艺无需井下流量计等仪器，配水器结构设计简单。井下阀门孔口可根据需要设计，减小可调水嘴堵塞风险和局部阻力损失。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。