专利名称：一种用声波遥控分层配水的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于注水井分层配水的工艺技术，特别是一种用声波遥控分层配水的方法，广泛应用于油田注水井分层配水注水，有效解决分注井的配注问题，从而实现经济、高效地开发油田。
背景技术：
目前，随着大多数老油田的开发进入中后期，产量自然递减严重，层间矛盾突出，开发成本不断提高。分层注水由于具有驱油替水、补充地层能量的双重作用，越来越受到各个油田的重视。但是如何根据每个注水层的地质特性实现最佳配注，提高分注井的注水效果，降低油田综合含水率，提高油ffl采收率，保证油田长期稳产高产，仍然是油田开发中面临的一项亟待解决的技术难题。
现场采用的主要技术有-
(1) 偏心调配工艺技术，其缺点是需要来回起下钢丝悬挂的投捞器更换不同大小的水嘴，调配效率低、测试周期长、工作强度大，同时该技术无法在深井、超深井和斜井中应用。
(2) 分注井测调联动调配系统，其缺点是采用的电缆起下模式工艺复杂，仪器下井困难，系统装备多，施工成本高。
发明内容
为了克服现有技术采用的分层配注工艺存在的效率低、操作复杂、成本高以及存在应用局限性的不足，本发明专利提供了一种用声波遥控分层配水的方法，该技术只需下入一趟管柱，无需起下仪器就可在地面利用声波遥控完成分
3层注水调配任务，且口J多次反复调配。有效解决分注井的配注问题，从而实现经济、高效地开发油田。
本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是分层配水注水的方法是
1、 设计智能配水管柱并下井根据井况参数设计分层配水管柱，注水管柱连接水井锚，水井锚下顺序串接短节、堵水封隔器、短节、智能配水器、短节的方式多套组合连接而组装一体构成。利用堵水封隔器将各个注水层卡开，在每一注水层位置安装一套智能配水器，釆用与注水管柱串接方式下入井中。
2、 坐封堵水封隔器井口打液压使堵水封隔器坐封。
3、 配注准备使用地面设备向油管灌水直至液面到井门。
4、 利用声波技术在地面遥控井下动作的方法，在井口采用声波发生器发送
分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配水器的声波信号检测器接收到指
令后，执行指令要求的动作，实现分注井的精确配水。配注过程将声波信号
发生器的信号发射端没入油管液面下，向井下注水层一对应的智能配水器发送
单层配水指令，智能配水器中的声波信号接收器检测到配注指令后，激活控制
电路并控制井下电机运转，带动可调水嘴开大或关小，同时地面调整注水闸门
大小，使该层注入量等于预设配注量仏'，此时，从地面发送声波指令，控制微
处理器记录卜，页设注水量^'下对应的流压值^，重复以上操作，微处理器可以
依次记录下注水层二在预设注水量^2下对应的流压值^/2以及注水层三在预设注水量下对应的流压值P" ; 二个层位的井下微处理器依次记录下该层在预设
配注量e",下对应的流压值P/,后，从地面发送全部层位的fi动配水指令，井下三
个层位的微处理器接收到指令后开始自动调节可调水嘴大小，同时地面调整注水闸门大小，当各层位的压力计监测的压力值等于之前单层配注时的"时，此 时三个层位的分层注水量等于预设配注量",。
井下智能配水器设计为一工具短节，上下与注水管(油管)连接，主要由 其上设计有出水孔的智能配水器主体内，顺序连接电池、声波接收仪、微处理 器控制电路、电机、可调水嘴、压力计、滤罩组装一体而构成。智能配水管柱 上的堵水封隔器未坐封前，可调水嘴处于关闭状态，待从井口打压使堵水封隔 器坐封后，声波接收仪接收到地面指令，电机转动，可调水嘴开启，注入水由 滤罩过滤后，经过可调水嘴通道，最后从智能配水器出水孔注入地层。
组装一体的声波遥控分层配水管柱下入井中，根据达西定理利用声波技术 在地面遥控井下动作的方法，地面遥控系统发送声波信号传递配注指令到智能 配水器，激活井下控制电路，使智能配水器开始工作，并自动调节智能配水器 中的可调水嘴通径的大小，同时各层智能配水器中的压力计实时监测过炮眼前 流压值，当各层流压值等于之前单层配注时，井下微处理器存储的流压值时， 根据达西定理，此时各层的配注量等于预设配注量。因此，本发明由智能配水 器和声波信号发送系统与检测技术三大部分组成。声波遥控分层配水管柱釆用 与注水管柱串接方式下入井中，用封隔器将井下各层位封隔，管柱上对应的每 一个目的层位安装一套智能配水器，智能配水器具有以下功能
1、 具有机电一体化的可调水嘴结构，以电池为动力，通过微处理器控制可 调水嘴的开大或关小。
2、 能一直接收地面指令，按指令要求控制阀门大小。
3、 具有自动活动水嘴功能，每隔'段时间(例如一个月，nf以灵活设置)， 微处理器将控制可调水嘴活动一次，以防止可调水嘴结垢、锈死和堵塞。4、智能配水器挂接的压力计，能实时监测过炮眼前流压，根据各层流压进 行配水。
管柱上的智能配水器由地面发送声波信号传递配注指令，激活井下控制电 路，使智能配水器开始工作并调节智能配水器中的可调水嘴通径大小，同时各 层智能配水器中的压力计实时监测过炮眼前流压值，当各层流压值等于之前单 层配注时井下微处理器存储的流压值时，根据达西定理，此时各层的配注量等 于预设配注量。
本发明提出了一种根据达西定理利用声波技术在地面遥控井下动作的方 法在井口采用声波发生器发送分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配 水器的声波信号检测器接收到指令后，执行指令要求的动作，实现分注井的精 确配水。
生产一段时间后，若要重新配注，可再次发送指令，实现任意层、任意配 注量的注水。
本发明的有益效果是，
1、 一趟管柱完成多个层位的注水调配，是一种经济、高效的分层配水技术。
2、 采用地面发送声波指令到井卜一进行摇控配水的技术路线，不受层数限制， 可反复配注，控制精确，智能化程度高。
3、 通过达西定理监测过炮眼前流压的配注方案，能够实现精确配注。
本发明的声波遥控分层配水管柱采用与注水管柱串接方式下入井中，通过 地面发送指令的方式控制井下智能配水器的可调水嘴调节过水通径大小，自动 完成对各层位的精确配注，从而实现一趟管柱完成分层配水等任务，同时还可 以间接/解水井分层的吸水能力，以便及时调整配注方案。本发明技术自动化程度高，无需起下仪器或进行管柱作业，施工成本低，不仅具有操作简单，工 作可靠，成功率高的优点，还可以完成在深井、超深井和斜井中的分层配注任 务。
提高了分注井的注水效果，降低油田综合含水率，提高油田采收率，促使 油田长期稳产高产，提高油田的开采水平。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1为本发明的智能配水管柱结构示意图。
图2为智能配水器的结构示意图。
附图编号为1、套管，2、注水管，3、水井锚、4、堵水封隔器，5、智能 配水器，6、球座，7、筛管，8、丝堵，9、配水器主体，10、电池，11、声波 接收仪，12、微处理器控制电路，13、电机，14、出水孔，15、可调水嘴，16、 压力计，17、滤罩，18、短节l， 19、短节2， 20短节3， 21、短节4， 22、短 ^5， 23、短节6， 24、短节7， 25、注水层。
具体实施例方式
参照图1、图2，设计为三层注水层(25)的注水井的实施例，分层配水 注水的方法是
1、设计智能配水管柱并下井根据井况参数设计分层配水管柱，设计为 三层注水层(25)的注水井的具体实施例，注水管(2)顺序串接水井锚(3)、 短节l (18)、堵水封隔器(4)、短节2 (19)、智能配水器(5)、短节3 (20)、 堵水封隔器(4)、短节4 (21)、智能配水器(5)、短节5 (22)、堵水封隔器(4)、 短节6 (23)、智能配水器(5)、短节7 (24)的方式连接而组装一体构成。利用堵水封隔器(4)(设计水井为三层分注)将各个注水层(25)卡开，在每一
注水层(25)位置安装一套智能配水器(5)，与注水管柱串接方式下入井中。
2、 坐封堵水封隔器(4):井口打液压使堵水封隔器(4)坐封。
3、 配注准备使用地面设备向油管灌水直至液面到井口。
4、 利用声波技术在地面遥控井下动作的方法，在井口采用声波发生器发送 分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配水器(5)的声波信号检测器接收 到指令后，执行指令耍求的动作，实现分注井的精确配水。配注过程将声波 信号发生器的信号发射端没入油管液面下，向井下注水层(25) —对应的智能 配水器(5)发送单层配水指令，智能配水器(5)中的声波信号接收器检测到 配注指令后，激活控制电路并控制井下电机(13)运转，带动可调水嘴(15) 开火或关小，同时地面调整注水闸门大小，使该层注入量等于预设配注量&'， 此时，从地面发送声波指令，控制微处理器记录下预设注水量^'下对应的流压 值^'，重复以上操作，微处理器可以依次记录下注水层(25)二在预设注水量^2 下对应的流压值^"以及注水层(25)三在预设注水量2'"下对应的流压值^3;
三个层位的井下微处理器依次记录下该层在预设配注量仏'下对应的流压值^ 后，从地面发送全部层位的自动配水指令，井下三个层位的微处理器接收到指
令后开始自动调节可调水嘴大小，同时地面调整注水闸门大小，当各层位的压
力计(16)监测的压力值等于之前单层配注时的々时，此时三个层位的分层注 水量等于预设配注量^'。
井下智能配水器(5)设计为一工具短节，上下与注水管(2)(油管)连接， 主要由其上设计有出水孔(14)的智能配水器主体(9)内，顺序安装电池(10)， 声波接收仪(11)，微处理器控制电路(12)，电机(13)，可调水嘴(15)，压
8力计(16)，滤罩(17)而组成。智能配水管柱上的堵水封隔器(4)未坐封前， 可调水嘴处于关闭状态，待从井口打压使堵水封隔器(4)坐封后，声波接收仪 接收到地面指令，电机(13)转动，可调水嘴(15)开启，注入水由滤罩(17) 过滤后，经过可调水嘴(15)通道，最后从智能配水器(5)的出水孔(14)注 入地层。
组装一体的声波遥控分层配水管柱下入井中，根据达两定理利用声波技术 在地面遥控井下动作的方法，地面遥控系统发送声波信号传递配注指令到智能 配水器(5)，激活井下控制电路，使智能配水器(5)开始工作，并自动调节智 能配水器(5)中的可调水嘴(15)通径的人小，同时各层智能配水器(5)中 的压力计(16)实时监测过炮眼前流压值，当各层流压值等于之前单层配注时， 井下微处理器存储的流压值时，根据达西定理，此时各层的配注量等于预设配 注量。因此，本发明由智能配水器(5)和声波信号发送系统与检测技术三大部 分组成。声波遥控分层配水管柱采用与注水管柱串接方式下入井中，用堵水封 隔器(4)将井下各层位封隔，管柱上对应的每一个目的层位安装一套智能配水 器(5)，智能配水器(5)具有以下功能
1、 具有机电一体化的可调水嘴结构，以电池为动力，通过微处理器控制可 调水嘴的开大或关小。
2、 能一直接收地面指令，按指令要求控制阀门大小。
3、 具有自动活动水嘴功能，每隔一段时间(例如一个月，可以灵活设置)， 微处理器将控制可调水嘴活动一次，以防止可调水嘴结垢、锈死和堵塞。
4、 智能配水器(5)挂接的压力计(16)，能实时监测过炮眼前流压，根据 各层流压进行配水。
9管柱上的智能配水器(5)由地面发送声波信号传递配注指令，激活井下控
制电路，使智能配水器(5)开始工作并调节智能配水器中的可调水嘴(15)通 径大小，同时各层智能配水器(5)中的压力计(16)实时监测过炮眼前流压值， 当各层流压值等于之前单层配注时井下微处理器存储的流压值时，根据达西定 理，此时各层的配注量等于预设配注量。
本发明提出了一种根据达西定理利用声波技术在地面遥控井下动作的方 法在井口采用声波发生器发送分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配 水器(5)的声波信号检测器接收到指令后，执行指令要求的动作，实现分注井 的精确配水。
现场使用时，将组装一体的声波遥控分层配水管柱下连接球座(6)、筛管 (7)、丝堵(8)，下入套管(1)的-层或多层注水层(25)的注水井井中，按 本发明的地面遥控井下动作的方法在井口采用声波发生器发送分层配注指令， 通过井筒传输到井下，智能配水器(5)的声波信号检测器接收到指令后，执行 指令要求的动作，实现分注井的精确配水。生产一段时间后，若要重新配注， 可再次发送指令，实现任意层、任意配注量的注水。
权利要求
1、一种用声波遥控分层配水的方法，其特征在于a、设计智能配水管柱并下井根据井况参数设计分层配水管柱，注水管柱连接水井锚，水井锚下顺序串接短节、堵水封隔器、短节、智能配水器、短节的方式多套组合连接而组装一体构成；b、坐封堵水封隔器井口打液压使堵水封隔器坐封；c、配注准备使用地面设备向油管灌水直至液面到井口；d、利用声波技术在地面遥控井下动作的方法，在井口采用声波发生器发送分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配水器的声波信号检测器接收到指令后，执行指令要求的动作，实现分注井的精确配水。
2、 一种用声波遥控分层配水的方法配套的智能配水器，其特征在于设计 为一工具短节，上下与注水管(油管)连接，由其上设计有出水孔的智能配水 器主体内，顺序安装电池、声波接收仪、微处理器控制电路、电机、可调水嘴、 压力计、滤罩组装一体而构成。
全文摘要
本发明公开了一种用声波遥控分层配水的方法，a.设计智能配水管柱并下井根据井况参数设计分层配水管柱，注水管柱连接水井锚，水井锚下顺序串接短节、堵水封隔器、短节、智能配水器、短节的方式多套组合连接而组装一体构成；b.坐封堵水封隔器井口打液压使堵水封隔器坐封；c.配注准备使用地面设备向油管灌水直至液面到井口；d.利用声波技术在地面遥控井下动作的方法，在井口采用声波发生器发送分层配注指令，通过井筒传输到井下，智能配水器的声波信号检测器接收到指令后，执行指令要求的动作，实现分注井的精确配水。本发明设计合理，施工工艺可靠，是一种理想的油田注水井一层或多层注水层配注方法。
文档编号E21B43/20GK101498211SQ200910060870
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者别香平, 强 姚, 尤文超, 李仁忠, 谢小辉, 赵忠建, 剑 邱, 陈建达 申请人:中国石油化工股份有限公司