一种分层段开采测控生产管柱的制作方法

本发明涉及石油工业的分层或分段开采生产管柱，特别是一种分层段开采测控生产管柱，用于油井的分层或分段开采生产中，实现分层或分段开采生产的连续监测及控制，为实时获取油井动态生产资料、及时调整油井生产情况提供技术手段。

背景技术：

随着油气勘探开发的深入，对油井动态生产资料的录取质量要求越来越高。目前，国内外常规的生产测试有两种技术手段。一种是采用地面直读式电缆测试，这种测试方式，需要电缆连接头和井下接头进行对接，但由于电缆湿滑连接可靠性差，现场实施成功率不高；另外一种是井下存储式测试方式，井下设有采集单元和数据存储器，虽然可以长时间的采集存储，获取比较完整的压力、温度、流量等生产数据，但缺少含水率这一关键生产参数的测试。另外其调控不具有实时性，属于被动性测试，井下出现故障，地面也无法获知。针对以上生产管柱中所用测试工具存在的瓶颈问题，现场需要对目前的生产管柱和工具进行改进。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种分层段开采测控生产管柱，用于油井井下生产资料的连续监测及生产情况的实时控制。

本发明的技术解决方案如下述：

智能实时调控装置包括CPU集中管理系统和耐高温高能电池，本体内设有偏心安装腔，CPU集中管理系统与耐高温高能电池连接、安装在偏心安装腔与内中心管之间的环腔内；偏心安装腔的一端设有电缆接入通道、另一端通过密封套与内中心管连接，本体的两端分别连接上接头和下接头。

一种井下测调装置包括数据采集存储系统，本装置还设有流量调控系统，数据采集存储系统与流量调控系统通过连接件连接并安装在由中心管与外缸套形成的环腔内，外缸套的管体上设有电缆穿入孔、管体两端分别与测调上接头和测调下接头连接。

双向无线调控装置包括电缆控制器和无线射频识别通讯模块，电缆控制器的壳体与无线射频识别通讯模块的壳体之间设有连接管，电缆控制器与控制电缆连接。

安装了智能实时调控装置、一种井下测调装置和双向无线调控装置的一种分层段开采测控生产管柱包括丢手工具、封隔器和扶正器。本生产管柱通过丢手工具丢手在井下，在封隔器和扶正器的下方通过油管串连接井下测调装置，在丢手工具与封隔器之间通过油管串连接智能实时调控装置，本生产管柱中所有井下测调装置均通过连接电缆并联并将连接电缆通过电缆保护器固定在井下测调装置、扶正器和封隔器的外部，连接电缆的上端与智能实时调控装置连接；双向无线调控装置的无线射频识别通讯模块的壳体插入智能实时调控装置的偏心安装腔的内中心管中，控制电缆与地面控制设备连接。

本发明具有以下显著的效果：

本发明通过无线通讯和有缆载波组合的方式实现井下数据的实时监测传输，并根据生产数据对井下生产进行实时的控制，通过对井下实时的监测控制，达到油井分层或分段开采效益最大化。其具体效果体现在：

1) 本发明中的智能实时调控装置、井下测调装置和双向无线调控装置均连接在生产管柱中、预置在井内，可实现井下数据连续实时监测，生产情况的及时可控，满足连续、实时、准确的稳油控水调控要求。

2）本发明中的智能实时调控装置、井下测调装置和双向无线调控装置的传输方式采用无线通讯和有缆载波组合式传输，双向无线调控装置和智能实时调控装置采用双向无线通讯，不需要在井下进行电缆对接，保证了通讯传输的成功率，而且使其下井作业施工更加简单可靠。

3）本发明采用了耐高温大容量的耐高温高能电池供电，确保生产管柱在井下可长时间工作，提高了生产效率。

4）智能实时调控装置的本体采用了偏心结构、留有液流通道，无需进行起泵作业，可满足实时监测需求，节省大量的作业费用和时间，降低了生产成本，同时也有利于环境保护，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是安置智能控制装置的可实时测控的水平井均衡分层段开采生产管柱结构示意图。

图2是安置智能控制装置的可实时测控的直井均衡分层段开采生产管柱结构示意图。

图3是智能实时调控装置的结构示意图。

图4是图3中CPU集中管理系统示意图。

图5是一种井下测调装置的结构示意图。

图6是图5中数据采集存储系统示意图。

图7是图5中流量调控系统示意图。

图8是双向无线调控装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。以下结合附图和实施实例对本发明做进一步的详述。

参见图1、图2、图3和图4，智能实时调控装置包括CPU集中管理系统3-5和耐高温高能电池3-6，本体3-4内设有偏心安装腔3-3，CPU集中管理系统3-5与耐高温高能电池3-6连接、安装在偏心安装腔3-3与内中心管之间的环腔内；偏心安装腔3-3的一端设有电缆接入通道3-7、另一端通过密封套3-2与内中心管连接，本体3-4的两端分别连接上接头3-1和下接头3-8。CPU集中管理系统3-5包括双向无线传输单元3-5-1、指令双向处理单元3-5-2、智能转换调控单元3-5-3和测控电路板3-5-4，指令双向处理单元3-5-2通过本系统线路的数据线和控制线分别与双向无线传输单元3-5-1、智能转换调控单元3-5-3和测控电路板3-5-4连接。CPU集中管理系统3-5与耐高温高能电池3-6通过连接电路板连接，耐高温高能电池3-6安装在设有电缆接入通道3-7的偏心安装腔3-3一端。偏心安装腔3-3设在本体3-4内腔的一侧、与本体3-4以及上接头3-1和下接头3-8之间留有液流通道，密封套3-2的内壁和外壁均装有密封件，对偏心安装腔3-3和内中心管进行密封。

参见图1、图2、图5、图6和图7，一种井下测调装置包括数据采集存储系统7-3，本装置还设有流量调控系统7-5，数据采集存储系统7-3和流量调控系统7-5，数据采集存储系统7-3与流量调控系统7-5通过连接件连接并安装在由中心管7-4与外缸套7-2形成的环腔内，外缸套7-2的管体上设有电缆穿入孔7-6、管体两端分别与测调上接头7-1和测调下接头7-8连接。中心管7-4一端外圆设有隔台、另一端外圆与连接套7-7螺纹连接，连接套7-7与中心管7-4连接后的外径与隔台的外径相符，在隔台的外壁和连接套7-7的内壁均设有密封件，保证中心管7-4与外缸套7-2之间环腔的密封。数据采集存储系统7-3包括数据存储单元7-3-1、压力计7-3-2、温度计7-3-3、流量计7-3-4和含水测试仪7-3-5，温度计7-3-3安装在中心管7-4的一侧、通过数据采集板与数据存储单元7-3-1连接，压力计7-3-2、温度计7-3-3、流量计7-3-4以及含水测试仪7-3-5通过数据采集线路串联后与数据存储单元7-3-1连接。流量调控系统7-5安装在设有电缆穿入孔7-6的外缸套7-2内，流量调控系统7-5包括指令执行单元7-5-1、流量调节单元7-5-2、控制电路单元7-5-3和电机7-5-4，电机7-5-4通过传动总成与流量调节单元7-5-2中的阀片连接，电机7-5-4通过控制电路单元7-5-3的连接电路与连接电缆8连接；电缆穿入孔7-6的外端设有电缆密封头，保证连接电缆8与外缸套7-2之间的密封。

参见图1、图2和图8，双向无线调控装置包括电缆控制器12-1和无线射频识别通讯模块12-2，电缆控制器12-1的壳体与无线射频识别通讯模块12-2的壳体之间设有连接管，电缆控制器12-1与控制电缆11连接。无线射频识别通讯模块12-2壳体的外径小于智能实时调控装置3的偏心安装腔3-3中内中心管的内径。

参见图1和图2，安装了智能实时调控装置、一种井下测调装置和双向无线调控装置的一种分层段开采测控生产管柱包括丢手工具2、封隔器5和扶正器6，本生产管柱通过丢手工具2丢手在井下。在封隔器5和扶正器6的下方通过油管串4连接井下测调装置7，在丢手工具2与封隔器5之间通过油管串4连接智能实时调控装置3。本生产管柱中所有井下测调装置7均通过连接电缆8并联，并将连接电缆8通过电缆保护器固定在井下测调装置7、扶正器6和封隔器5的外部，连接电缆8的上端与智能实时调控装置3连接；双向无线调控装置12的无线射频识别通讯模块12-2的壳体插入智能实时调控装置3的偏心安装腔3-3的内中心管中，控制电缆11与地面控制设备连接。连接电缆8与各个井下测调装置7的控制电路单元7-5-3并联；连接电缆8的上端与智能实时调控装置3的耐高温高能电池3-6连接；在智能实时调控装置3的电缆通道7-6和各级井下测调装置7的电缆穿入孔7-6与连接电缆8的连接处分别均有电缆密封头，并将连接电缆8接入电缆密封头内。本生产管柱的底部连接丝堵9或导向头，封隔器5是平衡式封隔器；在本生产管柱的上方下入采油泵1。

本发明的工作步骤及工作原理：

1、本生产管柱根据分层或分段开采的需求，确定生产需要的封隔器5、扶正器6及井下测调装置7的数目和位置，并连接成本生产管柱。在地面将封装好的连接电缆8用电缆保护器固定在油管串4上的封隔器5、扶正器6、井下测调装置7和智能实时调控装置3外部。在智能实时调控装置3的电缆接入通道3-7和各级井下测调装置7的电缆穿入孔7-6与连接电缆8的连接处分别均有电缆密封头，并将连接电缆8接入电缆密封头内。

2、起出带有采油泵1的原采油管柱，用油管串4在套管10内下入装有连接电缆8的本生产管柱，生产管柱自上而下依次为丢手工具2、智能实时调控装置3、油管串4、封隔器5、扶正器6和井下测调装置7，按开采层或开采段的数量，还可以连接多组封隔器5、扶正器6和井下测调装置7，丝堵9或导向头连接在本生产管柱的底部。按照分层或分段开采设计要求下到指定位置，此时在地面打压坐封多级封隔器5，完成均衡分层或分段开采的开采段或开采层的封隔，同时，多个扶正器6对本生产管柱起到居中的作用，保证装有连接电缆8的本管柱顺利下入，防止连接电缆8下井时、尤其是下入水平井时，因为侧磨对连接电缆8造成损坏。封隔器5坐封验封后，在地面进行投球打压，完成丢手工具2的丢手作业，起出丢手工具2上部的油管串4，将丢手工具2以下的生产管柱留在井内。

3、下入本生产管柱之后，在具有特殊结构的井口偏心装置一侧用缆车下入控制电缆11和双向无线调控装置12，将双向无线调控装置12下至智能实时调控装置3内部。通过地面控制设备的控制软件监测对接信号，缆车微调控制电缆11，实现双向无线调控装置12与智能实时调控装置3的无线射频准确对接。本生产管柱下入后就留在井内，直至智能实时调控装置3需要更换耐高温高能电池3-6时起出。

4、最后下入带有采油泵1的原采油管柱进行生产，此时，本生产管柱的智能实时调控装置3通过连接电缆8对各个井下测调装置7进行直流供电。井下测调装置7的各系统按照设计参数进行工作。另外，双向无线调控装置12和智能实时调控装置3则保持无线射频对接通讯。

5、智能实时调控装置3的耐高温高能电池3-6通过连接电缆8对CPU集中管理系统3-5、数据采集存储系统7-3及流量调控系统7-5进行直流供电，保证各系统正常工作。井下测调装置7通过数据采集存储系统7-3中的数据存储单元7-3-1、压力计7-3-2、温度计7-3-3、流量计7-3-4及含水率测试仪7-3-5完成井下压力、温度、流量、含水率等生产参数的采集、存储，并通过连接电缆8将所采集存储的井下生产数据传送至智能实时调控装置3中的CPU集中管理系统3-5。CPU集中管理系统3-5通过指令双向处理单元3-5-2对井下采集存储的生产数据进行处理，并通过双向无线传输单元3-5-1和双向无线调控装置12中的无线射频识别通讯模块12-2进行无线对接通讯，将井下数据经过控制电缆11传送至地面控制设备，地面控制设备的主机接收分析井下数据，对井下生产情况进行比较直观的预判。如需对井下生产层位进行调整，地面主机发出调控指令，通过控制电缆11传输至双向无线调控装置12、装置中的无线射频识别通讯模块12-2与智能实时调控装置3的双向无线传输单元3-5-1进行无线对接传输。通过智能实时调控装置3的指令双向处理单元3-5-2将指令发送给智能转换调控单元3-5-3，通过连接电缆8下达至相应层位的井下测调装置7。该层位的井下测调装置7将指令发送给流量调控系统7-5中的指令执行单元7-5-1，指令执行单元7-5-1通过电机7-5-4的运转调整流量调节单元7-5-2的阀片开度，对该层位的产液进行均衡调控，完成实时调整的功能。由于本生产管柱一直留在井内，因此，可以实现整个生产过程的实时监测和干预调整，真正实现了对生产动态的实时调控。

6、本生产管柱中各装置中的密封连接处均安装有密封件，保证其连接牢固且密封可靠，并对各装置采取防结垢、防腐蚀等保护措施。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。