專利名稱：一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣領(lǐng)域，具體涉及一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，用于在分層注水井中進(jìn)行分層配水。
背景技術(shù)：
專利號(hào)為200410061228. 8的專利公開(kāi)了一種用壓力波調(diào)控分層配水的方法，涉及油田注水井內(nèi)分層配水作用，是根據(jù)注水井需要配水的層段數(shù)量，將一組能接收地面壓力信號(hào)的壓控配水器各設(shè)定所在位置及動(dòng)作的壓力信號(hào)編碼，設(shè)置接收和執(zhí)行這些信號(hào)的程序，將裝有具備上述設(shè)置的壓控配水器的注水管下入注水井中，并使其上各配水器位于相應(yīng)層段；以地面高壓泵生產(chǎn)的高壓水作壓力源，通過(guò)操作壓力源和井口裝置上的閥門，對(duì)需要調(diào)整水量的層段上的壓控配水器發(fā)出與其動(dòng)作相對(duì)應(yīng)的壓力編碼信號(hào)，使之產(chǎn)生過(guò)水面積的變化。 但是該技術(shù)存在以下缺陷1，該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前需要暫停地面注水泵，待井筒內(nèi)壓力系統(tǒng)降落為接近靜液柱壓力后，方可進(jìn)行調(diào)控施工，在一定程度上延長(zhǎng)了施工時(shí)間。2，該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控施工時(shí)需借助高壓泵等地面設(shè)備，但是在說(shuō)明書中沒(méi)有提及該高壓泵是施工井對(duì)應(yīng)配備的地面注水泵還是施工專門調(diào)配的水泥車。假設(shè)高壓泵設(shè)備是施工井對(duì)應(yīng)配備的地面注水泵，當(dāng)該井不是單井單泵的高壓注水井，而是單泵多井的遠(yuǎn)程低壓注水井，則在注水站的配水房進(jìn)行遠(yuǎn)程壓力波控制相當(dāng)繁瑣；假設(shè)高壓泵設(shè)備為施工專門調(diào)配的水泥車，則無(wú)疑增加了施工成本和施工工序。3，該技術(shù)采用高壓水作為壓力源存在調(diào)控失敗的風(fēng)險(xiǎn)。在油田注水井中，不同的地層吸水能力的差異較大，對(duì)于地層能力低、吸水能力強(qiáng)的分層注水井，當(dāng)高壓水作用于井筒中時(shí)，由于此時(shí)井下水嘴通道與地層連通，地層相當(dāng)于一個(gè)泄流通道，使井筒無(wú)法起壓，最終造成調(diào)控困難甚至失敗。4，受壓力波發(fā)生原理的限制，采用該技術(shù)進(jìn)行壓力波編碼信號(hào)分層配水的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。以某分層注水井下入三個(gè)壓控配水器為例，采用該技術(shù)的壓力編碼信號(hào)給一個(gè)壓控配水器發(fā)送指令的時(shí)間長(zhǎng)大40分鐘，則即使每一個(gè)壓力編碼信號(hào)中間沒(méi)有時(shí)間間隔，為三個(gè)壓控配水器發(fā)送指令的時(shí)間也長(zhǎng)達(dá)120分鐘。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，通過(guò)井口壓力脈沖程控發(fā)生裝置，不停泵、無(wú)需其它施工作業(yè)設(shè)備且不使用高壓水作壓力源。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，所述方法利用井口壓力脈沖程控發(fā)生器和配有智能配水器的分層注水管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)分層配水；所述方法包括以下步驟
(I)在井下的分層配水管柱上對(duì)應(yīng)每個(gè)注水層位處裝有一個(gè)智能配水器，在井口安裝井口壓力脈沖程控發(fā)生器4 ;所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器4通過(guò)通訊電纜5與計(jì)算機(jī)6相連；(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)6向井口壓力脈沖程控發(fā)生器4發(fā)送指令信號(hào)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4接收到指令信號(hào)后，程控發(fā)生指令，同時(shí)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)閘閥4-3的開(kāi)和關(guān)在注水井井筒內(nèi)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的負(fù)壓力脈沖波，一組負(fù)壓力脈沖波形成與所述指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力脈沖編碼號(hào)；(3)所述負(fù)壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器；所述負(fù)壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同；(4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測(cè)電路將接收到的壓力脈沖編碼信號(hào)解碼為可執(zhí)行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調(diào)水嘴執(zhí)行相應(yīng)的指令后改變水 嘴的開(kāi)度大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分層配水。所述步驟(2)中的指令為一組二進(jìn)制數(shù)。所述步驟(2)中發(fā)生指令的方式如下(21)順序執(zhí)行指令中的各個(gè)二進(jìn)制數(shù)；(22)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“I”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4瞬間打開(kāi)開(kāi)關(guān)閘閥4-3，I秒后關(guān)閉并維持30秒；(23)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“O”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4關(guān)閉開(kāi)關(guān)閘閥4-3，維持30秒。所述開(kāi)關(guān)閘閥4-3閉合時(shí)，井筒中的壓力接近注水壓力，當(dāng)開(kāi)關(guān)閘閥4-3打開(kāi)時(shí)，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負(fù)壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器4包括防噴管4-1、壓力表接口 4-2、開(kāi)關(guān)閘閥4-3、出液口 4-4和電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5 ；所述防噴管4-1的一端接在油管扣上，另一端與開(kāi)關(guān)閘閥4-3的進(jìn)口端相連通，開(kāi)關(guān)閘閥4-3的出口端連接有出液口 4-4 ;開(kāi)關(guān)閘閥4-3與電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5連接，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5與計(jì)算機(jī)6相連；在所述防噴管4-1和開(kāi)關(guān)閘閥4-3之間的管路上開(kāi)有壓力表接口 4-2，在壓力表接口 4-2處接上壓力表；所述計(jì)算機(jī)6以程控方式控制電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5控制開(kāi)關(guān)閘閥4-3的開(kāi)閉。所述開(kāi)關(guān)閘閥4-3采用的是平行式閘閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可無(wú)線遙控完成分層配水任務(wù)，無(wú)需進(jìn)行傳統(tǒng)的投撈調(diào)配，節(jié)約了勞動(dòng)時(shí)間和施工成本，是一種高效、先進(jìn)、成功率高的分層配水方法。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷進(jìn)行了大幅度改進(jìn)，使用井口壓力脈沖程控發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)壓力脈沖，具有不停泵、無(wú)需其它施工作業(yè)設(shè)備輔助、不使用高壓水作壓力源，可在半小時(shí)內(nèi)完成三個(gè)層位的分層配水作用的優(yōu)勢(shì)，也進(jìn)一步提高了現(xiàn)有技術(shù)的效率、施工成本和成功率。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中的井口壓力脈沖程控發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，所述方法利用井口壓力脈沖程控發(fā)生器4和配有智能配水器的分層注水管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)分層配水；所述方法包括以下步驟(I)在井下的分層配水管柱上對(duì)應(yīng)每個(gè)注水層位處裝有一個(gè)智能配水器(圖I中的ZPl、ZP2和ZP3)，在井口安裝井口壓力脈沖程控發(fā)生器4 ;所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器4通過(guò)通訊電纜5與計(jì)算機(jī)6相連；·(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)6向井口壓力脈沖程控發(fā)生器4發(fā)送指令信號(hào)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4接收到指令信號(hào)后，程控發(fā)生指令，同時(shí)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)閘閥4-3的開(kāi)和關(guān)在注水井井筒內(nèi)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的負(fù)壓力脈沖波，一組負(fù)壓力脈沖波形成與所述指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力脈沖編碼號(hào)；(3)所述負(fù)壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器；所述負(fù)壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同；(4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測(cè)電路將接收到的壓力脈沖編碼信號(hào)解碼為可執(zhí)行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調(diào)水嘴執(zhí)行相應(yīng)的指令后改變水嘴開(kāi)度大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分層配水(即分層調(diào)配注水)。所述開(kāi)關(guān)閘閥4-3閉合時(shí)，井筒中的壓力接近注水壓力，當(dāng)開(kāi)關(guān)閘閥4-3打開(kāi)時(shí)，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負(fù)壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。圖I給出的是有三個(gè)需分層配水(圖I中1、2、3)的注水井的實(shí)施例，少于三層或多于三層的實(shí)施例也使用同樣的方法。下面給出一個(gè)具體的操作過(guò)程對(duì)于由壓力傳感器、控制電路、電機(jī)、可調(diào)水嘴等組成的智能配水器，假設(shè)要將圖I中層位I對(duì)應(yīng)的智能配水器ZPl的開(kāi)度大小調(diào)整為全開(kāi)，則可按照如下步驟操作在注水井進(jìn)口安裝井口壓力程控發(fā)生裝置4 ；由計(jì)算機(jī)6的指令軟件將全開(kāi)指令的代碼通過(guò)通訊電纜5傳遞給井口壓力脈沖程控發(fā)生裝置4，全開(kāi)指令代碼為16位二進(jìn)制數(shù)11010010 11001001。其中前2位為同步碼，第三到第六位為地址碼，后8位為動(dòng)作碼；井口壓力脈沖程控發(fā)生器4接收到指令信號(hào)后，程控發(fā)生指令，發(fā)生指令的方式遵循以下規(guī)律和原則I)順序執(zhí)行16位字節(jié)指令；2)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“I”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4瞬間打開(kāi)開(kāi)關(guān)閘閥4-3，I秒后關(guān)閉并維持30秒；3)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“O”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器4關(guān)閉開(kāi)關(guān)閘閥4-3，維持30秒；
4)井口壓力脈沖程控發(fā)生器4執(zhí)行一組16位指令的時(shí)間為450秒，執(zhí)行三組指令的時(shí)間為1350(22. 5分鐘)；所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括防噴管4-1、壓力表接口4-2、開(kāi)關(guān)閘閥4-3、出液口 4-4和電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5 ；所述防噴管4-1的一端接在油管扣上，另一端與開(kāi)關(guān)閘閥4-3的進(jìn)口端相連通，開(kāi)關(guān)閘閥4-3的出口端連接有出液口 4-4 ;開(kāi)關(guān)閘閥4-3與電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5連接，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5與計(jì)算機(jī)6相連；在所述防噴管4-1和開(kāi)關(guān)閘閥4-3之間的管路上開(kāi)有壓力表接口 4-2，在壓力表接口 4-2處接上壓力表；所述計(jì)算機(jī)6以程控方式控制電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4-5控制開(kāi)關(guān)閘閥 4-3的開(kāi)閉。所述開(kāi)關(guān)閘閥4-3采用的是平行式閘閥。井口壓力脈沖程控發(fā)生器4在程控發(fā)生指令的同時(shí)在注水井井筒內(nèi)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的負(fù)壓力脈沖波，壓力脈沖以注入水為載體，并以聲波在注水井中的傳輸速度傳遞到井下智能配水器ZP1，井下智能配水器ZPl在將壓力脈沖編碼信號(hào)解碼后執(zhí)行水嘴全開(kāi)的指令。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，其特征在于所述方法利用井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)和配有智能配水器的分層注水管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)分層配水；所述方法包括以下步驟 (1)在井下的分層配水管柱上對(duì)應(yīng)每個(gè)注水層位處裝有一個(gè)智能配水器，在井口安裝井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4);所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)通過(guò)通訊電纜(5)與計(jì)算機(jī)(6)相連； (2)通過(guò)計(jì)算機(jī)(6)向井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)發(fā)送指令信號(hào)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)接收到指令信號(hào)后，程控發(fā)生指令，同時(shí)通過(guò)控制井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)的開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)的開(kāi)和關(guān)在注水井井筒內(nèi)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的負(fù)壓力脈沖波，一組負(fù)壓力脈沖波形成與所述指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力脈沖編碼信號(hào)； (3)所述負(fù)壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器； (4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測(cè)電路將接收到的壓力脈沖編碼信號(hào)解碼為可執(zhí)行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調(diào)水嘴執(zhí)行相應(yīng)的指令后改變水嘴的開(kāi)度大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分層配水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在注水井井口產(chǎn)生壓力脈沖的裝置，其特征在于所述步驟(2)中的指令為一組二進(jìn)制數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所所述的用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，其特征在于所述步驟(2)中發(fā)生指令的方式如下 (21)順序執(zhí)行指令中的各個(gè)二進(jìn)制數(shù)； (22)當(dāng)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“I”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)瞬間打開(kāi)開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)，I秒后關(guān)閉并維持30秒； (23)當(dāng)執(zhí)行二進(jìn)制數(shù)“O”時(shí)，井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)關(guān)閉開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)，維持30秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所所述的用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，其特征在于所述開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)閉合時(shí)，井筒中的壓力接近注水壓力，當(dāng)開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)打開(kāi)時(shí)，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負(fù)壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在注水井井口產(chǎn)生壓力脈沖的裝置，其特征在于在所述步驟(3)中，所述負(fù)壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，其特征在于所述井口壓力脈沖程控發(fā)生器(4)包括防噴管(4-1)、壓力表接口(4-2)、開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)、出液口(4-4)和電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4-5)； 所述防噴管(4-1)的一端接在油管扣上，另一端與開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)的進(jìn)口端相連通，開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)的出口端連接有出液口(4-4);開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)與電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4-5)連接，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4-5)與計(jì)算機(jī)(6)相連； 在所述防噴管(4-1)和開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)之間的管路上開(kāi)有壓力表接口(4-2)，在壓力表接口(4-2)處接上壓力表； 所述計(jì)算機(jī)(6)以程控方式控制電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4-5)，電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4-5)控制開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)的開(kāi)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在注水井井口產(chǎn)生壓力脈沖的裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)閘閥(4-3)采用的是平行式閘閥。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用壓力脈沖實(shí)現(xiàn)分層配水的方法，屬于石油天然氣領(lǐng)域。本發(fā)明利用井口壓力脈沖程控發(fā)生器和配有智能配水器的分層注水管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)分層配水。利用本發(fā)明的方法，可無(wú)線遙控完成分層配水任務(wù)，無(wú)需進(jìn)行傳統(tǒng)的投撈調(diào)配，節(jié)約了勞動(dòng)時(shí)間和施工成本，是一種高效、先進(jìn)、成功率高的分層配水方法。同時(shí)，使用井口壓力脈沖程控發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)壓力脈沖，具有不停泵、無(wú)需其它施工作業(yè)設(shè)備輔助、不使用高壓水作壓力源，可在半小時(shí)內(nèi)完成三個(gè)層位的分層配水作用的優(yōu)勢(shì)，也進(jìn)一步提高了現(xiàn)有技術(shù)的效率、施工成本和成功率。
文檔編號(hào)E21B43/14GK102839954SQ20111017172
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者李仁忠, 謝小輝, 尤文超, 楊志濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司采油工藝研究院