一种分注井远程智能控制系统及方法与流程

本发明属于油田精细分层注水技术领域，具体涉及一种分注井远程智能控制系统及方法。

背景技术：

鄂尔多斯盆地开发主要目标层位为三叠系长1到长10油层，是典型的低渗、低压、低产“三低”油藏，提高采收率潜力巨大。低压低渗的油藏特性决定了必须全面注水补充地层能量开发，但层间和层内非均质性强，水驱储量动用程度低，限制了常规注水开发效果，需开展精细分层注水工艺研究与应用。2013年以来，长庆油田紧密围绕超低渗透油藏小水量定向井的开发特点，开展油藏精细描述，关键分注技术攻关研究，初步形成了机械式井下分层注水技术，该技术采用测调仪器与井下配水器机械对接，分层调节各层流量，一定程度上满足了现场需求。但是该技术存在人工作业工作量大、施工工序多、现场生产成本高等问题，同时，只能在井口进行人工操作，控制井下仪器调节分层流量，无法长时间监测分层注水动态，受压力波动、储层吸水能力变化等因素影响，分注合格率下降较快，无法满足精细注水技术需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种分注井远程智能控制系统及方法，以克服目前现有分层流量测调过程复杂、成功率低，受注水水质及井筒状况影响大，分注井测试工作量大，现场施工成本高，需井口现场操作，且无法实时长期监测无法满足油田精细注水技术需求，现场管理工作量大等问题，本发明提高了注水合格率，加速了注水井智能化管理，引领精细分层注水发展方向，夯实油田稳产上产技术支撑。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种分注井远程智能控制系统，包括注水站控制与存储系统、地面指令发送系统及井下指令执行系统；

所述注水站控制与存储系统包括油田生产网络、站控电脑及智能控制与存储软件，所述站控电脑与地面指令发送系统通过油田生产网络建立网络通信，所述智能控制与存储软件用于结合分层注水需求制定远程控制指令，所述远程控制指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，且站控电脑接收并存储地面指令发送系统发送的井下动态数据，并通过智能控制与存储软件形成动态图表；

所述地面指令发送系统包括电控阀组及数据显示器，且地面指令发送系统用于接收远程控制指令，并根据远程控制指令控制电控阀组建立压力波动代码；同时地面指令发送系统用于接收井下指令执行系统反馈的压力波码，解码后传送至注水站控制与存储系统，并通过数据显示器实时显示井下动态信息；

所述井下指令执行系统包括主控制模块、通讯解码模块、水嘴调节机构及压力测试机构，且井下指令执行系统用于接收地面指令发送系统发送的压力波码，并由通讯解码模块解码，将解码后的指令发送至主控制模块，主控制模块结合压力测试机构测试压力及水嘴开度情况，通过水嘴调节机构调节水嘴，同时主控制模块将数据传送给地面指令发送系统，并记录瞬时注水状态，通过不断调节水嘴，直至达到配注要求。

进一步地，所述智能控制与存储软件安装于站控电脑或油田生产网络的电脑中。

进一步地，所述电控阀组为单阀模式或双阀模式，当分注井储层连通性好，压力响应快时，采用单阀模式；当分注井储层连通性不好，压力响应慢，无法形成有效压力波码时，采用双阀模式。

进一步地，电控阀组建立的压力波动代码包括九段代码，九段代码分三部分，第一部分为位置码，用于确定井下接收对象，第二部分为指令码，用于辨识指令类型，第三部分为执行码，用于指示动作内容。

进一步地，所述水嘴调节机构通过电池供电，且水嘴调节机构通过电机带动水嘴。

一种分注井远程智能控制方法，包括以下步骤：

步骤一：智能控制与存储软件结合分层注水需求制定远程控制指令，远程控制指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，同时站控电脑接收并存储地面指令发送系统发送的井下动态数据，并通过智能控制与存储软件形成动态图表；

步骤二：地面指令发送系统根据远程控制指令控制电控阀组建立压力波动代码；同时地面指令发送系统接收井下指令执行系统反馈的压力波码，解码后传送至注水站控制与存储系统，并通过数据显示器实时显示井下动态信息；

步骤三：井下指令执行系统接收地面指令发送系统发送的压力波码，并由通讯解码模块解码，将解码后的指令发送至主控制模块，主控制模块结合压力测试机构测试压力及水嘴开度情况，通过水嘴调节机构调节水嘴，同时主控制模块将数据传送给地面指令发送系统，并记录瞬时注水状态，通过不断调节水嘴，直至达到配注要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明应用流体波码技术及井下流量智能调节理论，实现了井下分层流量自动测试、自动调节，动态数据长期测试及存储，地面与井下远程无线数据传输，推动了注水管柱由单一的注水功能向着注水、信息采集、测试调配等集成化和一体化方向发展，提高了注水合格率，加速了注水井智能化管理，另外本发明井下指令执行系统具有自学习及控制功能，保证分层注水量长期处于合格状态，远程智能控制实现站控一体化执行控制，减少人员劳动强度，提高现场施工安全可靠性，长期分层动态监测，为油藏研究提供海量数据支撑，提高注水调整的科学性。

附图说明

图1是本发明分注井远程智能控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

为了实现井下分层流量自动测试、自动调节，动态数据长期测试及存储，地面与井下远程无线数据传输，推动注水管柱由单一的注水功能向着注水、信息采集、测试调配等集成化和一体化方向发展，提高注水合格率，加速注水井智能化管理，引领精细分层注水发展方向，夯实油田稳产上产技术支撑。

本发明提供一种分注井远程智能控制系统，参见图1，主要包括注水站控制与存储系统、地面指令发送系统及井下指令执行系统。注水站控制与存储系统主要由油田生产网络、站控电脑及智能控制与存储软件构成，借助油田生产网络将站控电脑与地面指令发送系统建立网络通信，同时，结合分层注水需求，采用智能控制与存储软件制定远程控制指令，并通过油田生产网络发送测调指令给地面指令发送系统，同时，站控电脑接收并存储地面指令发送系统传送的井下动态数据，并通过智能控制与存储软件形成动态图表，用于分层注水状态研究及分层调控。地面指令发送系统由电控阀组、超声波流量计、压力计、地面控制模块及数据显示器等集成构成，其功能包括通过油田生产网络接收注水站控制与存储系统发送的指令，并根据指令控制电控阀组建立9段压力波动代码，该代码分三段，第一段为位置码，用于确定井下接收对象，第二段为指令码，用于辨识指令类型，第三段为执行码，用于指示动作内容。同时，地面指令发送系统接收井下指令执行系统反馈回的压力波码，并解码后传送给注水站控制与存储系统，并通过数据显示器实时显示井下分层流量、压力等动态信息。井下指令执行系统由主控制模块、通讯解码模块、水嘴调节机构及压力测试机构等构成，其主要功能为接收地面指令发送系统发送的压力波码，并由通讯解码模块解码，将解码后的指令发送至主控制模块，主控制模块结合压力测试机构测试压力及水嘴开度情况，进一步调节水嘴，主控制模块将数据传送给地面指令发送系统，并记录瞬时注水状态，通过不断调节，直至达到配注要求。

所述的智能控制与存储软件具有流量调节控制、注水模式控制、井下流量标定及智能调节等功能，该软件安装于站控电脑或其他油田生产网络电脑上，用于分层注水井远程智能控制操作及显示。所述智能控制与存储软件可实时展示分层动态数据，如分层流量、分层压力等参数，同时可查询历史数据，并形成图表。所述电控阀组分别单阀和双阀两种模式，单阀模式主要用于储层连通性好，压力响应快的分注井，双阀模式主要用于储层连通性不好，压力响应慢，无法形成有效压力波码的井。所述压力代码主要包括九段代码，其中包括5个升压代码和4个降压代码，通过电控阀组开关调节，建立压力升降，九段代码分三段，第一段为位置码，用于确定井下接收对象，第二段为指令码，用于辨识指令类型，第三段为执行码，用于指示动作内容。所述井下指令执行系统中的主控制模块具有存储及控制功能，其将自动存储测试压力及水嘴开度数据，同时结合测调过程中大量动态数据，形成自学习控制模型，从而当地面指令发送系统未发出指令时，主控制模块可以自动控制水嘴开度，确保达到配注要求。所述井下指令执行系统中的通讯解码模块具有接收压力波码，同时完成解码过程，将可识别的指令代码发送给主控制模块。所述水嘴调节机构为井下流量控制执行结构，其利用电池供电，并通过小型化电机带动水嘴执行开度变化，水嘴采用陶瓷结构设计，通过轴向行程变化实现水嘴开关控制。

下面结合实施例对本发明做详细描述：

下面以两层分注井为例，说明分层流量测调过程：

步骤一：关闭上层水嘴。

通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将关闭上层水嘴指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并由地面指令发送系统控制电控阀组，建立9段压力波码，传送给井下指令执行系统，该系统通讯解码模块将接收到的指令转化为可识别指令发送给主控制模块，然后控制水嘴调节机构关闭上层水嘴。

步骤二：下层流量粗调

根据下层正常注水压力，测试下层水嘴全开状态时注水量，按照地层配注要求，设计水嘴粗略调节指令，通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并由地面指令发送系统控制电控阀组，建立9段压力波码，传送给井下指令执行系统，该系统通讯解码模块将接收到的指令转化为可识别指令发送给主控制模块，然后控制水嘴调节机构控制水嘴至对应开度。

步骤三：下层流量精调

根据粗调结果，按照地层配注要求，设计水嘴精确调节指令，通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并由地面指令发送系统控制电控阀组，建立9段压力波码，传送给井下指令执行系统，该系统通讯解码模块将接收到的指令转化为可识别指令发送给主控制模块，然后控制水嘴调节机构控制水嘴至对应开度，并达到配注要求。

步骤四：启动智能学习功能

下层流量达到配注要求后，通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将智能学习指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并由地面指令发送系统控制电控阀组，建立9段压力波码，传送给井下指令执行系统，该系统通讯解码模块将接收到的指令转化为可识别指令发送给主控制模块，主控制模块启动智能学习功能，记录测调过程中注水动态数据。

步骤五：上层流量粗调

根据上层正常注水压力，测试上层水嘴全开状态时注水量，按照地层配注要求，设计水嘴粗略调节指令，通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并由地面指令发送系统控制电控阀组，建立9段压力波码，传送给井下指令执行系统，该系统通讯解码模块将接收到的指令转化为可识别指令发送给主控制模块，然后控制水嘴调节机构控制水嘴至对应开度。

然后，对上层分别执行步骤三精调及步骤四智能学习，使上层达到配注要求。

步骤六：设置地面恒流注水

通过注水站控制与存储系统，操作远程控制软件，将恒流注水指令通过油田生产网络发送至地面指令发送系统，并控制电控阀组执行全井恒流注水，确保全井达到配注要求。

其中，上层、下层测调过程可以互换，通常先测调储层物性较好，吸水能力强的层位。