本申请涉及技术领域，尤其是涉及一种分层注水系统及分层注水方法。
背景技术：
油田注水是油田开发过程中，应用最广、最有效、最经济的增产稳产措施之一。随着油田开发需求不断提高，注水技术也不断升级换代。为了有效解决层间和层内差异，提高储层波及体积和油田采收率，目前业界已提出了通过井下分层注水技术来实现均衡注采开发。目前分层注水技术中常用的分层配水器，多为机械式井下配水结构，虽然能够实现分层注水工艺，但存在人工作业施工复杂，测调难度大和分层注水效果差等问题。
为解决上述问题，目前已经出现一些自动测调配水技术，其方案主要有两种：一种是配水器井下自动测调，通讯采用电缆车下入井下通讯仪器进行近距离通讯，该方法存在遇阻、遇卡井下作业风险，同时井下密闭空间电磁通讯受水质、管柱影响大，成功率低，另一种是管外预置电缆方式，管外预置电缆下入过程需要对电缆进行精心保护，电缆极易破损，同时对于定向井，下入过程中电缆破损情况严重，另外在井下长期应用电缆密封有效期短。
综上所述，目前亟需一种可自动实现分层注入水且稳定可靠的技术方案。
技术实现要素：
本申请实施例的目的在于提供一种分层注水系统及分层注水方法，以提高分层注入水的自动化水平及分层注水控制的可靠性。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种分层注水系统，包括：
配置有智能控制阀的地面注水阀组，用于接收远程控制中心发送的注水控制指令，将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，从而在所述注水管柱内形成第一压力波码；
配水器，用于采集所述第一压力波码，将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，并根据所述出水口开关指令进行分层注水控制。
在本申请实施例的分层注水系统中，所述将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，包括：
根据所述第一压力波码绘制对应的第一压力波码图形；
根据所述第一压力波码图形，从预置的对应于不同水口开关指令的第一波码图形集合中匹配出对应的出水口开关指令。
在本申请实施例的分层注水系统中，所述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，包括：
根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度，并实时监测出水口的实际流量；
当所述实际流量与所述水口开关指令所对应的指定流量不匹配时，调整所述出水口控制阀的开度，以使所述实际流量与所述指定流量相匹配。
在本申请实施例的分层注水系统中，所述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，还包括：
根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度及开关动作，以在所述注水管柱内形成第二压力波码；
相应的，所述智能控制阀采集所述第二压力波码，根据所述第二压力波码绘制对应的第二压力波码图形；根据所述第二压力波码图形，从预置的对应于不同配水结果的第二波码图形集合中匹配出对应的配水结果，并将匹配出的配水结果提供给所述远程控制中心。
在本申请实施例的分层注水系统中，所述将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，包括：
将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，并采集所述注水管柱内的流量数据；
根据所述流量数据建立流量波动波形，并判断所述流量波动波形是否满足预设波形要求；
当所述流量波动波形满足预设波形要求时，确定所述注水管柱内已建立满足预设要求的第一压力波码。
在本申请实施例的分层注水系统中，当所述流量波动波形不满足预设波形要求时，根据所述流量波动波形与所述预设波形要求的差异，调整所述开关动作，以在所述注水管柱内建立满足预设要求的第一压力波码。
在本申请实施例的分层注水系统中，所述智能控制阀与所述远程控制中心之间采用无线通信方式通信。
另一方面，本申请实施例还提供了一种分层注水方法，包括：
利用配置有智能控制阀的地面注水阀组接收远程控制中心发送的注水控制指令，将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，从而在所述注水管柱内形成第一压力波码；
利用配水器采集所述第一压力波码，将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，并根据所述出水口开关指令进行分层注水控制。
在本申请实施例的分层注水方法中，所述将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，包括：
根据所述第一压力波码绘制对应的第一压力波码图形；
根据所述第一压力波码图形，从预置的对应于不同水口开关指令的第一波码图形集合中匹配出对应的出水口开关指令。
在本申请实施例的分层注水方法中，所述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，包括：
根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度，并实时监测出水口的实际流量；
当所述实际流量与所述水口开关指令所对应的指定流量不匹配时，调整所述出水口控制阀的开度，以使所述实际流量与所述指定流量相匹配。
在本申请实施例的分层注水方法中，所述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，还包括：
根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度及开关动作，以在所述注水管柱内形成第二压力波码；
相应的，利用所述配置有智能控制阀的地面注水阀组采集所述第二压力波码，根据所述第二压力波码绘制对应的第二压力波码图形；根据所述第二压力波码图形，从预置的对应于不同配水结果的第二波码图形集合中匹配出对应的配水结果，并将匹配出的配水结果提供给所述远程控制中心。
在本申请实施例的分层注水方法中，所述将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，包括：
将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，并采集所述注水管柱内的流量数据；
根据所述流量数据建立流量波动波形，并判断所述流量波动波形是否满足预设波形要求；
当所述流量波动波形满足预设波形要求时，确定所述注水管柱内已建立满足预设要求的第一压力波码。
在本申请实施例的分层注水方法中，当所述流量波动波形不满足预设波形要求时，根据所述流量波动波形与所述预设波形要求的差异，调整所述开关动作，以在所述注水管柱内建立满足预设要求的第一压力波码。
在本申请实施例的分层注水方法中，所述智能控制阀与所述远程控制中心之间采用无线通信方式通信。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例的分层注水系统包括配置有智能控制阀的地面注水阀组可接收远程控制中心发送的注水控制指令，将注水控制指令转化为智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，从而在注水管柱内形成第一压力波码；配水器可采集第一压力波码，将第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，并根据出水口开关指令进行分层注水控制，从而以压力波码作为信息，以注水管柱内的水流作为信息载体，实现了远程控制中心、地面和井下的一体化通讯与控制，实现了注水井的分层测调、水井管理和动态监测，为大数据处理与应用奠定了基础。并且，本申请实施例不仅实现了分层注入的自动化控制，还节省了通信电缆，避免了现有技术的有线通信方式中因电缆磨损所导致的通信不可靠的问题；此外，本申请实施方式中，还可以避免了现有技术的无线电磁通信方式中因水质、管柱等影响而造成的通信成功率低的问题；从而提高了分层注水控制的分层注水控制的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请一实施方式中分层注水系统的结构示意图；
图2为图1所示分层注水系统中配水器的结构示意图；
图3为图1所示分层注水系统中智能控制阀的结构示意图；
图4为本申请一实施方式中压力流量双载波控制曲线示意图；
图5为本申请一实施方式中分层注水方法的交互流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参考图1所示，本申请实施例的分层注水系统可以包括依次连接地面注水阀组1、高压注水井口2、注水管柱3和分注井用封隔器4。其中所述注水管柱3上设置有配水器5。其中，上述各部分之间可采用螺纹连接。
在本申请一实施方式中，所述地面注水阀组1主要用于接收远程控制中心发送的注水控制指令，并根据注水控制指令与所述配水器5之间通过压力波码的方式进行无线通信，而注水管柱3内的水即作为压力波码传输的媒介，从而实现上游注水流程高压水顺利流向注水井内，同时控制全井注水量达到配注要求。其中，所述地面注水阀组1与所述远程控制中心之间可采用无线通信方式通信。
在本申请一实施方式中，所述地面注水阀组1可以包括智能控制阀及高压注水管汇。所述智能控制阀可以用于接收注水控制指令，将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以根据所述开关动作控制所述注水管柱3内的水流压力波动，从而在所述注水管柱3内形成第一压力波码。例如当智能控制阀打开时，所述注水管柱3处于正常注水状态，所述注水管柱3内压力会上升；而当智能控制阀关闭时，所述注水管柱3内压力没有补充，且通过配水器1的出水口又实现了压力的释放，从而导致所述注水管柱3内压力下降，因而通过以上过程就可以控制所述注水管柱3内水流的压力波动，从而在所述注水管柱3内形成第一压力波码。
在本申请一实施方式中，所述将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱3内的水流压力波动可以包括以下步骤：
首先，将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，并采集所述注水管柱3内的流量数据；
其次，根据所述流量数据建立流量波动波形，并判断所述流量波动波形是否满足预设波形要求；当所述流量波动波形满足预设波形要求时，确定所述注水管柱3内已建立满足预设要求的第一压力波码。在本申请实施方式中，由于所述注水管柱3的管径和注入水的密度是确定的，这样所述注水管柱3内的压力与流量就形成了正相关关系。因此，当所述注水管柱3内出现水流压力波动时，会同步出现相应的流量波动，例如图4所示；而由于流量波动相比于压力波动更加显著，因此，为了便于实现，本申请实施方式可通过判断流量波动波形是否满足预设波形要求，来间接判断注水管柱3内是否已建立满足预设波形要求的第一压力波码。
当然，上述判断所述注水管柱3内是否已建立满足预设要求的第一压力波码，也可以由所述远程控制中心和所述智能控制阀交互实现。在这种情况下，所述智能控制可将采集的流量数据提供给所述远程控制中心，由所述远程控制中心实现判断逻辑。相应的，当所述流量波动波形不满足预设波形要求时，根据所述流量波动波形与所述预设波形要求的差异，输出相应的控制指令给所述智能控制阀，所述智能控制阀根据该控制指令调整开关动作，以在所述注水管柱3内建立满足预设要求的第一压力波码。
在本申请一实施方式中，在所述注水管柱3内形成的第一压力波码以水作为媒介在所述水管柱3内传输，相应的，所述配水器5可用于采集所述第一压力波码，将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，并根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，从而实现智能控制阀与所述配水器5之间可以以压力波码方式进行无线通信，以通过这种无线通信方式达到分层注水控制的目的。
在本申请一实施方式中，上述将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，具体可以包括以下步骤：
首先，根据所述第一压力波码绘制对应的第一压力波码图形。
其次，根据所述第一压力波码图形，从预置的对应于不同水口开关指令的第一波码图形集合中匹配出对应的出水口开关指令。具体的，根据所述第一压力波码图形，从预置的对应于不同水口开关指令的第一波码图形集合中匹配出对应的出水口开关指令。在第一波码图形集合中预设有多个第一压力波码图形，每个第一压力波码图形都唯一对应一个出水口开关指令，当根据所述第一压力波码绘制对应的第一压力波码图形后，如果从所述第一波码图形集合查询到与该第一压力波码图形相匹配的预设的第一压力波码图形，则由该预设的第一压力波码图形与出水口开关指令的对应关系，可以确定对应的出水口开关指令，从而将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令。
在本申请一实施方式中，上述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制可以包括以下步骤：
首先，根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度，并实时监测出水口的实际流量。
其次，当所述实际流量与所述水口开关指令所对应的指定流量不匹配时，调整所述出水口控制阀的开度，以使所述实际流量与所述指定流量相匹配。
在本申请一实施方式中，所述根据所述出水口开关指令进行分层注水控制，还可以包括以下步骤：
首先，根据所述出水口开关指令控制自身出水口控制阀的开度及开关动作，以在所述注水管柱3内形成第二压力波码；
其次，相应的，所述智能控制阀采集所述第二压力波码，根据所述第二压力波码绘制对应的第二压力波码图形；根据所述第二压力波码图形，从预置的对应于不同配水结果的第二波码图形集合中匹配出对应的配水结果，并将匹配出的配水结果提供给所述远程控制中心。如此，所述远程控制中心就可以获知井下的配水结果。需要说明的是，由于第二压力波码的所对应的压力波动远远小于第一压力波码的所对应的压力波动，因此，所述智能控制阀需通过高灵敏度的压力传感器来采集所述第二压力波码。
在本申请一实施方式中，上述的波码图形匹配并不限制于比较双方完全一样，而是强调波形变化趋势一致或基本一致。
由此可见，与现有技术相比，本申请实施方式不仅实现了分层注入的自动化控制，还节省了通信电缆，避免了现有技术的有线通信方式中因电缆磨损所导致的通信不可靠的问题；此外，本申请实施方式中，还可以避免了现有技术的无线电磁通信方式中因水质、管柱等影响而造成的通信成功率低的问题；从而提高了分层注水控制的分层注水控制的可靠性。
结合图2所示，在本申请一实施方式中，所述配水器5可以包括外护筒8，所述外护筒设置有用于与所述注水管柱3连接的上接头6和下接头10，所述外护筒8内设置有集成控制单元7、支撑座及出水口9。其中，所述集成控制单元7可用于实现所述配水器5的上述控制。
结合图3所示，在本申请一实施方式中，所述智能控制阀可以高压电控阀11，所述高压电控阀11设置有流量计及控制模块13、以及用于与所述高压注水管汇连接的上接头12和下接头14。
在本申请一实施方式中，基于上述分层注水系统，本申请实施方式的分层注水方法可以参考图5所示。在图5中，可利用配置有智能控制阀的地面注水阀组接收远程控制中心发送的注水控制指令，将所述注水控制指令转化为所述智能控制阀的开关动作，以控制注水管柱内的水流压力波动，从而在所述注水管柱内形成第一压力波码；然后利用配水器采集所述第一压力波码，将所述第一压力波码解释为对应的出水口开关指令，并根据所述出水口开关指令进行分层注水控制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。