一种电缆式采油井分层配产系统的制作方法

本实用新型属于石油天然气探测领域，具体涉及一种电缆式采油井分层配产系统。

背景技术：

目前石油天然气领域常用的产液测试与配产方法主要有以下几种：

1、产液剖面测试技术：该方法时从油套管环空下入产液剖面测试仪器，进行产液测试，找出高含水层，然后作业修井实施分层配产。该技术的缺点是受井况条件限制较多，仪器环空起下困难，应用范围有限。且测量时间短，配产仍需要作业来完成。

2、封隔器配产技术：该方法是用封隔器封隔每个油层，使其单独生产，再重新调整管柱，逐一换层生产，直至找到产水层后，采用封隔器封堵，实现分层配产。该技术的缺点是该工艺施工成本高，周期长。

3、井下电子开关技术：该方法是利用封隔器将各个油层分隔开，在每一层段的管柱上带有一个电子开关，电子开关根据时间序列或通过地面压力脉冲控制开关状态，结合地面检测流量和含水率变化，找到高含水层，通过地面压力脉冲方式实现分层配产。该技术的缺点是：产液测试需要地面配合测量，且地面压力脉冲方式受井况、地层压力变化和温度的影响较大，施工成功率受到限制。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本实用新型提供了一种工作于井下可长期实时监测井下产液信息、并能根据地面命令或自动对分层进液口进行开度调节的电缆式采油井分层配产系统。

本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型提供了一种电缆式采油井分层配产系统，其改进之处是：包括地面数控装置、电缆、油管管柱、上过电缆封隔器、分层配产装置、下过电缆封隔器以及坐封球阀；

分层配产装置上端通过上过电缆封隔器与油管管柱连通，下端通过下过电缆封隔器与坐封球阀连接；

电缆的一端与地面数控装置连接，另一端穿过油管管柱后依次与上过电缆封隔器、分层配产装置、下过电缆封隔器电连接；

分层配产装置包括上电缆头、上接头、上外护管、上内层护管、过流管道、流量含水短节、电路短节、中间过流体、外压力传感器、内压力传感器、温度传感器、下外护管、下内层护管、油嘴开关短节、下接头、过线管以及下电缆头；

上电缆头安装在上接头内，下电缆头安装在下接头中；

上外护管一端与上接头连接，另一端通过中间过流体与下外护管连接，下接头安装在下外护管上；所述上接头和下接头均开设有液体过流通道；

上内层护管与过流管道平行设置并且均安装在上外护管内部；上内层护管、上外护管以及过流管道之间形成第一环空；电路短节安装在第一环空内部；

上内层护管内安装有流量含水短节；所述流量含水短节用于测量通过井液的流量和含水率；所述电路短节与流量含水短节电连接；

中间过流体内设有井液测试孔以及过流通道；所述内压力传感器、温度传感器安装于井液测试孔内或过流通道内；中间过流体的外壁上安装外压力传感器；中间过流体的外壁上开设有进液口；

下内层护管与过线管平行设置并且均安装在下外护管内；下内层护管、过线管以及下外护管之间形成第二环空；下油嘴开关短节安装下内层护管内；所述油嘴开关短节与电路短节电连接；

所述过流管道、过流通道、第二环空以及上接头的液体过流通道和下接头的液体过流通道连通形成井液流通通道；

所述进液口、井液测试孔、流量含水短节和上接头的液体过流通道连通形成井液测试通道；

所述油嘴开关短节包括活塞、丝杠、电机、磁钢以及霍尔传感器；所述丝杠的一端与电机输出端连接，另一端与活塞连接；磁钢安装在丝杠上，霍尔传感器安装在下层内护管的内壁上，霍尔传感器与电路短节电连接。

上述分层配产装置、上过电缆封隔器以及下过电缆封隔器均为多个，每个分层配产装置之间均通过上过电缆封隔器和下过电缆封隔器串联连接。

上述流量含水短节包括沿井液流向方向依次设置的流量计与含水传感器。

上述电路短节包括井下电源电路、井下控制芯片、电机控制电路、井下解码电路、井下编码电路；井下电源电路把电缆电压转换后给井下电路供电；电机控制电路一端与井下控制芯片相连，另一端与电机相连；井下解码电路把电缆下传的信号解码后输入到井下控制芯片；井下编码电路把井下采集信号经过编码后通过电缆进行发送。

上述过流管道设置至少有一个。

上述上过电缆封隔器和下过电缆封隔器均采用电动封隔器。

上述流量计采用浮子流量计。

本实用新型的优点在于：

1)本实用新型实现了长期实监测井下产液信息，并实时传输到地面上，使测试工作实现了采集数据与资料分析同步进行，使决策更加及时，提高了测试应用效率。

2)本实用新型实现了智能分层配产采油，找到主产层和高含水层时，采用磁钢和霍尔传感器可以根据地面命令或自动对进液口进行开度调节，提高采油效率。

3)本实用新型只需一次管柱施工，就可以完成对油井下的每一层的产液进行测试和分层配产，节约大量人力物力。

分层配产装置采用一体化结构，单支仪器即可实现井下温度、流量、含水、管内外压力的测量。分层配产装置把测量的数据通过电缆实时传输到地面数控装置，实现井下产液的实时监测。

当找到主产层与高含水层时分层配产装置可以自动调节进液口开度，关闭或调小高含水层进液口开度，实现分层配产，提高采油效率。当需要人为干预时，也可以通过地面数控装置向井下各层分层配产装置发送命令，实现进液口开度调节，完成分层配产功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构简图；

图2a为分层配产装置第一部分的结构简图；

图2b为分层配产装置第二部分的结构简图；

图2c为分层配产装置第三部分的结构简图；

需要说明的是：图2a、图2b、图2c组合为本实用新型分层配产装置的整体结构简图；

图3为图2a的左视图；

图4为图3的L-L向剖面视图。

附图标记如下：

1-上电缆头、2-上接头、3-上外护管、4-上内层护管、5-过流管道、6-流量含水短节、7-电路短节、8-中间过流体、9-外压力传感器、10-内压力传感器、11-温度传感器、12-下外护管、13-下内层护管、14-油嘴开关短节、15-下接头、16-过线管、17-下电缆头、18-液体过流通道、19-第一环空、20-流量计、21-含水传感器、22-井液测试孔、23-过流通道、24-进液口、25-第二环空、26-活塞、27-丝杠、28-电机、29-磁钢、30-霍尔传感器、31-地面数控装置、32-电缆、33-油管管柱、34-上过电缆封隔器、35-分层配产装置、36-下过电缆封隔器、37-坐封球阀。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种电缆式采油井分层配产系统，包括地面数控装置31、电缆32、油管管柱33、上过电缆封隔器34、分层配产装置35、下过电缆封隔器36以及坐封球阀37；

地面数控装置31包含电源、地面控制单元；电源给地面控制单元和井下分层配产单元提供供电。地面控制单元包含，地面控制芯片和地面编码电路、地面解码电路。地面控制单元连接输入模块和显示模块。地面控制芯片与地面编解码电路相连。所述地面编码电路把地面信号经地面编码电路编码后通过电缆发送给井下分层配产单元。所述地面解码电路把井下分层配产单元通过电缆上传的信号解码后输入到地面控制芯片；

分层配产装置35上端通过上过电缆封隔器34与油管管柱33连通，下端通过下过电缆封隔器36与坐封球阀37连接；

电缆32的一端与地面数控装置31连接，另一端穿过油管管柱33后依次与上过电缆封隔器34、分层配产装置35、下过电缆封隔器36电连接；

如图2a、图2b、图2c以及图3、图4所示，分层配产装置包括上电缆头1、上接头2、上外护管3、上内层护管4、过流管道5、流量含水短节6、电路短节7、中间过流体8、外压力传感器9、内压力传感器10、温度传感器11、下外护管12、下内层护管13、油嘴开关短节14、下接头15、过线管16以及下电缆头17；

上电缆头1安装在上接头2内，下电缆头17安装在下接头15中；

上外护管3一端与上接头2连接，另一端通过中间过流体8与下外护管12连接，下接头15安装在下外护管12上；上接头2和下接头15均开设有液体过流通道18；

上内层护管4与过流管道5平行设置并且均安装在上外护管3内部；上内层护管4、上外护管3以及过流管道5之间形成第一环空19；电路短节7安装在第一环空19内部；

具体地说，流量含水短节6包括沿井液流向方向依次设置的流量计20以及含水传感器21；流量计20和含水传感器21均与电路短节7电连接。

利用流量计进行流量测量，采用含水传感器测量含水率，为了适应使用环境，该实用新型使用的流量计为浮子流量计。

电路短节包括井下电源电路、井下控制芯片、电机控制电路、井下解码电路、井下编码电路；井下电源电路把电缆电压转换后给井下电路供电；电机控制电路一端与井下控制芯片相连，另一端与电机相连；井下解码电路把地面数控装置通过电缆下传的信号解码后输入到井下控制芯片；井下编码电路把井下采集信号经过编码后通过电缆发送给地面数控装置。

如图2b、图4所示，中间过流体8内设有井液测试孔22以及过流通道23；内压力传感器10、温度传感器安11装与井液测试孔22内或过流通道23内；中间过流体8的外壁上安装外压力传感器9；中间过流体8的外壁上开设有进液口24；

下内层护管13与过线管16平行设置并且均安装在下外护管12内；下内层护管13、过线管16以及下外护管12之间形成第二环空25；油嘴开关短节14安装下内层护管13内；油嘴开关短节14与电路短节7电连接；

过流管道5、过流通道23、第二环空25以及上接头2的液体过流通道和下接头15的液体过流通道连通形成井液流通通道；

进液口24、井液测试孔22、流量含水短节6和上接头2的液体过流通道连通形成井液测试通道；

油嘴开关短节14包括活塞26、丝杠27、电机28、磁钢29以及霍尔传感器30；丝杠27的一端与电机28输出端连接，另一端与活塞26连接；磁钢29安装在丝杠27上，霍尔传感器30安装在下层内护管13的内壁上，霍尔传感器30与电路短节7电连接；电路短节7对电机28进行控制，使其推动活塞26运动从而控制进液口24的开和关，此过程中丝杠27转动时带动磁钢29转动，每当磁钢29经过霍尔传感器30时产生脉冲信号，电路短节7通过采集脉冲信号确定活塞的行程，控制进液口24的开度大小，实现配产。

测试时，电机旋转，驱使丝杠带动活塞做往复运动，测试层进液口开启，井液流入，依次经过井液测试孔和上接头的第二通孔，途中经过内压力传感器、温度传感器、含水探头以及浮水流量计，从而测量出该层的管内压力、温度、含水量以及流量大小。

测试完成后，电路短节控制电机利用活塞将进液口堵住，井内的压力恢复成地层本层压力，此时可以利用外压力传感器测试，该地层的地层恢复压力。

由此可见，该测试仪在进行本层测量的同时，不会影响其他层油液的产出，大大提高了工作效率。

为了实现井下各地层的测试和产出，分层配产装置至少为一个，多个分层配产装置串联连接，分别对个地层的井液进行测试和开采。

该系统的工作原理如下：

(1)作业施工

分层配产装置连接电缆随油管管柱下井，每个产液层安装一支分层配产装置，各个产液层用过电缆封隔器隔开，进行封隔器坐封。

(2)产液测试

在地面数控装置的输入模块上设置分层配产单元进液口打开命令，相对应的分层配产装置接收到命令后，通过电机控制电路打开进液口。分层配产装置测量各产液层的流量、含水、管内压力、管外压力、温度等产液信息。测量的数据经过井下编码电路编码后通过电缆实时传输的地面数控装置，地面数控装置把测得数据经过计算后在显示模块上实时显示，可长时间动态监测井下产液信息。

(3)分层配产

分层配产包含自动配产和手动配产两种方式。自动配产是通过地面数控装置把各个产液层的预设流量输入到分层配产装置，各分层配产装置根据预设流量自动调节进液口开度，实现分层配产。手动配产，地面数控装置实时显示井下各层分层配产装置测量的产液数据，根据测量流量值与含水值，找到高含水层时，可通过地面数控装置发送进液口开度调节命令给分层配产装置，实现分层配产。