水平注水井动态监测系统的制作方法

本实用新型涉及油气井生产技术，尤其涉及一种水平注水井动态监测系统。

背景技术：

在石油、天然气开采过程中，随着开采的进行，油气井地层能量不断的衰减。为保证开采的顺利进行，需要采取一定的手段来维持地层能量，其中，注水是油气井保持地层压力、加快采收速度、提高采收率的重要手段。采用注水的方式维持地层能量时需要开展相应的动态监测工作，通过监测相应的参数来判断注入水是否进入了设计层位、是否达到了预期的驱油效果、配注方案是否合理等等。

现有技术中，一般通过向注水井中放入测试仪器，利用该测试仪器监测注水过程中的相关参数来实现注水过程的动态监测。对于水平注水井而言，测试仪器无法依靠重力进入水平注水井的水平段，此时需要使用外力将测试仪器放入水平注水井的水平段内，现有技术中一般使用爬行机器人来辅助测试仪器向水平注水井的水平段移动，其具体做法是：将测试仪器固定在爬行机器人上，然后将爬行机器人放入油管内，使其带动测试仪器进入水平注水井的水平段。

但是，由于油气井在生产过程中不可避免的会在油管内残留一些杂质，爬行机器人在经过此路段时极易发生卡滞；此外，爬行机器人本身制造费用昂贵，增加了施工单位的生产成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水平注水井动态监测系统，本实用新型的系统在将测试仪器放入水平注水井的水平段内时不易发生卡滞，且能够有效的降低施工单位的生产成本。

本实用新型提供一种水平注水井动态监测系统，包括注水井和设置在所述注水井中的动态监测装置；所述注水井包括井身结构和采油树，所述井身结构设置在所述采油树的下方，所述井身结构包括套管和油管，所述套管和油管均与所述采油树相连，所述油管设置在所述套管内，所述油管包括竖直段、弯曲段和水平段，所述弯曲段设置在所述竖直段和所述水平段之间；所述动态监测装置设置在所述油管内，所述动态监测装置包括测试仪器和与所述测试仪器固定相连的动力伞，所述动力伞的横截面积大于所述测试仪器的横截面积，在驱动装置的驱动下，所述动力伞带动所述测试仪器由所述竖直段向所述水平段移动。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动力伞与所述测试仪器通过螺纹连接的方式固定相连。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动力伞的中心线与所述测试仪器的中心线重合。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动力伞固定在所述测试仪器的上部、中部或下部。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动力伞的横截面呈圆形、方形或三角形。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动力伞为橡胶动力伞、树脂动力伞或金属动力伞。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述采油树包括与所述油管相连的注水管线和测试管线以及与所述套管相连的回水管线。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述驱动装置包括注水站和用于控制所述注水站注水强度的注水泵，所述注水站连接所述注水管线，所述注水泵设置在所述注水管线上。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述动态监测装置还包括控制器，所述控制器与所述测试仪器通过测试电缆相连，所述测试电缆通过所述测试管线连接所述测试仪器。

如上所述的水平注水井动态监测系统，可选的，所述回水管线连接有废水收集装置。

本实用新型提供的水平注水井动态监测系统，包括注水井和设置在注水井中的动态监测装置；注水井包括井身结构和采油树，井身结构设置在采油树的下方，井身结构包括套管和油管，套管和油管均与采油树相连，油管设置在套管内，油管包括竖直段、弯曲段和水平段，弯曲段设置在竖直段和水平段之间；动态监测装置设置在油管内，动态监测装置包括测试仪器和与测试仪器固定相连的动力伞，动力伞的横截面积大于测试仪器的横截面积，在驱动装置的驱动下，动力伞带动测试仪器由竖直段向水平段移动。本实用新型通过在测试仪器上连接动力伞，动力伞的横截面积大于测试仪器的横截面积，在驱动装置的驱动下，使得作用在动力伞上的作用力大于直接作用在测试仪器上的作用力，从而可以通过动力伞使得驱动装置的作用在测试仪器上的驱动力大大增强，进而带动测试仪器由竖直段向水平段移动。使用本实用新型的系统时，可以通过增大驱动装置所施加驱动力的方式使得测试仪器在放入注水井的水平段内时不易发生卡滞，且采用动力伞代替爬行机器人能够有效的降低施工单位的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的水平注水井动态监测系统的结构简图；

图2为本实用新型一实施例提供的井身结构的结构简图；

图3为本实用新型一实施例提供的采油树的结构简图；

图4为本实用新型一实施例提供的动态监测装置的结构简图；

图5为本实用新型一实施例提供的动力伞的结构简图；

图6为本实用新型一实施例提供的驱动装置的结构简图。

附图标记：

100-注水井； 110-井身结构；

111-套管； 1111-射孔段；

112-油管； 1121-竖直段；

1122-弯曲段； 1123-水平段；

120-采油树； 121-注水管线；

1211-生产阀门； 122-测试管线；

1221-测试阀门； 123-回水管线；

1231-套管阀门； 200-动态监测装置；

210-测试仪器； 220-动力伞；

2201-过孔； 230-测试电缆；

240-控制器； 310-注水站；

320-注水泵。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。油气在地壳生成后以分散状态存在于生油气层中，随后经过运移进入储集层并在具有良好保存条件的地质层内聚集形成油气藏。石油开采是在储存有石油的储层中对石油进行挖掘和提取的过程，储层具有允许油气流在其中通过的储存空间，储层空间包括岩石碎屑间的孔隙、岩石裂缝中的裂隙、经溶蚀作用形成的洞隙等，储层空间中空隙的大小、分布和连通情况影响着油气的流动，从而决定着油气开采的特征。

在石油开采过程中，油气通常先从储层流入井底，随后从井底上升到井口，再从井口流入集油站，在经过分离脱水处理后，油气流入输油气总站并转输出矿区。

石油开采大致可以分为三个阶段：

一次采油通常依靠岩石膨胀、边水驱动、重力、天然气膨胀等天然能量进行开采，该阶段主要利用天然能量使油藏中的石油通过油管自行举升至井外；然而，随着原油及天然气的不断产出，油层岩石及地层中流体的体积逐渐扩展，弹性能量逐渐释放，该阶段石油的采收率平均仅为15-20％。

二次采油主要是通过注水、注气等方式来提高油层的压力，从而在油井停喷后能够使油井继续产油。其中，注水开采是通过专门的注入井将水注入油藏以保持或恢复油层压力，从而使油藏形成较强的驱动力以提高油藏的开采速度和采收率；注气开采主要是利用注入气体的降粘、膨胀、混相、分子扩散等作用来降低界面张力、提高渗透率，进而提高油田采油率。由于地层的非均质性，注入流体通常沿着阻力较小的途径流向油井，而处于阻力相对较大的区域中的石油以及一些被岩石所吸附的石油仍然无法被开采出来，因此二次采油阶段的采收率依然有限。

三次采油主要通过采用各种物理、化学方法来改变原油的粘度和对岩石的吸附性，从而增加原油的流动能力，进一步提高原油采收率。三次采油方法主要包括热力采油法、化学驱油法、混相驱油法、微生物驱油法等。其中，热力采油法主要利用降低原油粘度的方式来提高采收率，其中蒸汽吞吐是一种常用的热力采油方法，其通过向油井注入一定量的蒸汽并使蒸汽的热能向油层扩散，从而大大降低了原油粘度，提高了原油的流动能力；化学驱油法主要通过注入化学剂来增加地层水的粘度、改变原油和地层水的粘度比、减小地层中水的流动能力和油的流动能力之间的差距，同时降低原油对岩石的吸附性来提高驱油效率；混相驱油法主要通过注入天然气、二氧化碳等气体与原油发生混相，从而降低原油粘度和对岩石的吸附性；微生物驱油法是利用微生物及其代谢产物裂解重质烃类和石蜡，使石油的大分子变成小分子，同时代谢产生可溶于原油的气体，从而降低原油粘度并增加原油的流动性，进而达到提高原油采收率的目的。

在石油、天然气开采过程中，随着开采的进行，油气井地层能量不断的衰减。为保证开采的顺利进行，需要采取一定的手段来维持地层能量，其中，注水是油气井保持地层压力、加快采收速度、提高采收率的重要手段。采用注水的方式维持地层能量时需要开展相应的动态监测工作，通过监测相应的参数来判断注入水是否进入了设计层位、是否达到了预期的驱油效果、配注方案是否合理等等。

现有技术中，一般通过向注水井中放入测试仪器，利用该测试仪器监测注水过程中的相关参数来实现注水过程的动态监测。对于水平注水井而言，测试仪器无法依靠重力进入水平注水井的水平段，此时需要使用外力将测试仪器放入水平注水井的水平段内，现有技术中一般使用爬行机器人来辅助测试仪器向水平注水井的水平段移动，其具体做法是：将测试仪器固定在爬行机器人上，然后将爬行机器人放入油管内，使其带动测试仪器进入水平注水井的水平段。

但是，由于油气井在生产过程中不可避免的会在油管内残留一些杂质，爬行机器人在经过此路段时极易发生卡滞；此外，爬行机器人本身制造费用昂贵，增加了施工单位的生产成本。

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水平注水井动态监测系统，本实用新型的系统在将测试仪器放入水平注水井的水平段内时不易发生卡滞，且能够有效的降低施工单位的生产成本。

下面将结合附图详细的对本实用新型的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本实用新型的内容。

图1为本实用新型一实施例提供的水平注水井动态监测系统的结构简图；图2为本实用新型一实施例提供的井身结构的结构简图；图3为本实用新型一实施例提供的采油树的结构简图；图4为本实用新型一实施例提供的动态监测装置的结构简图；图5为本实用新型一实施例提供的动力伞的结构简图；图6为本实用新型一实施例提供的驱动装置的结构简图；请参照图1-图6。本实施例提供一种水平注水井动态监测系统，包括注水井100和设置在注水井100中的动态监测装置200；注水井100包括井身结构110和采油树120，井身结构110设置在采油树120的下方，井身结构110包括套管111和油管112，套管111和油管112均与采油树120相连，油管112设置在套管111内，油管112包括竖直段1121、弯曲段1122和水平段1123，弯曲段1122设置在竖直段1121和水平段1123之间；动态监测装置200设置在油管112内，动态监测装置200包括测试仪器210和与测试仪器210固定相连的动力伞220，动力伞220的横截面积大于测试仪器210的横截面积，在驱动装置的驱动下，动力伞220带动测试仪器210由竖直段1121向水平段1123移动。

具体的，本实施例中的注水井100即为生产中地层压力不足以供给正常生产的油井。注水井100包括水平段，套管111的射孔段1111设置在水平段的下部，不易于测试仪器210的放入。注水井100的结构同现有技术中的注水井相同，其包括井身结构110和采油树120，其中，井身结构110设置在采油树120的下方，井身结构110包括套管111和油管112，套管111和油管112均与采油树120相连，油管112设置在套管111内，二者之间形成油套环空。油管112包括竖直段1121、弯曲段1122和水平段1123，弯曲段1122设置在竖直段1121和水平段1123之间，此处弯曲段1122是由竖直段1121逐渐向水平段1123过渡形成的，每一段路程内的弯曲度很小。弯曲段1122也是油管内的杂质易堆积的地方，测试仪器210在通过此段时易发生堵塞。套管111的底部设有射孔段1111，射孔段1111与地层相连，通过油管112注入的水经射孔段1111流入地层中，进而补充地层的能量，以维持生产的正常进行。

本实施例的测试装置200包括测试仪器210和与测试仪器210固定相连的动力伞220，其中，测试仪器210和动力伞220设置在油管112内，动力伞220的横截面积应小于油管的直径。同时，本实施例将动力伞220的横截面积设置成大于测试仪器210的横截面积，根据力等于压强与表面积乘积的原理，在相同的驱动压强下，增大动力伞220的横截面积有利于提高驱动装置施加在动力伞220上的驱动力。在驱动装置的驱动下，动力伞220带动测试仪器210由竖直段1121向水平段1123移动。

本实施例在使用时，测试仪器210和动力伞220通过采油树120上的相应入口进入油管112的内部，在油管112的竖直段1121内，可以依靠测试仪器210和动力伞220自身的重力使二者向下移动。当经过弯曲段1122时，由于所受阻力的增大，仅靠测试仪器210和动力伞220自身的重力将无法使二者继续移动，此时，可以通过驱动装置向动力伞220施加作用力，由于动力伞220具有较大的横截面积，因此能够向测试仪器210施加更大的驱动力；在遇到具有杂质的路段时可以通过增加输出的驱动压力使得动力伞220所承受的作用力增大，进而通过杂质路段。当测试仪器210和动力伞220进入水平段1123后则可以将驱动装置的驱动力平稳输出，使得测试仪器210到达指定位置，以对注水时的各项参数进行监测。

本实施例提供的水注水井动态监测系统，包括注水井100和设置在注水井100中的动态监测装置200；注水井100包括井身结构110和采油树120，井身结构110设置在采油树120的下方，井身结构110包括套管111和油管112，套管111和油管112均与采油树120相连，油管112设置在套管111内，油管112包括竖直段1121、弯曲段1122和水平段1123，弯曲段1122设置在竖直段1121和水平段1123之间；动态监测装置200设置在油管112内，动态监测装置200包括测试仪器210和与测试仪器210固定相连的动力伞220，动力伞220的横截面积大于测试仪器210的横截面积，在驱动装置的驱动下，动力伞220带动测试仪器210由竖直段1121向水平段1123移动。本实施例通过在测试仪器210上连接动力伞220，动力伞220的横截面积大于测试仪器210的横截面积，在驱动装置的驱动下，使得作用在动力伞220上的作用力大于直接作用在测试仪器210上的作用力，从而可以通过动力伞220使得驱动装置的作用在测试仪器210上的驱动力大大增强，进而带动测试仪器210由竖直段1121向水平段1123移动。使用本实施例的系统时，可以通过增大驱动装置所施加驱动力的方式使得测试仪器210在放入注水井的水平段1123内时不易发生卡滞，且采用动力伞220代替爬行机器人能够有效的降低施工单位的生产成本。

进一步地，本实施例中动力伞220与测试仪器210之间可以通过任意适宜的连接方式进行连接，例如，在一个可选的实施例中动力伞220与测试仪器210之间通过螺纹连接的方式固定相连。

进一步地，动力伞220与测试仪器210连接后，动力伞220的中心线与测试仪器210的中心线重合。使得动力伞220施加在测试仪器210上的力更加均匀。

进一步地，本实施例中动力伞220可固定在测试仪器210的上部、中部或下部中任一部位上。

进一步地，动力伞220的横截面可以呈圆形、方形、三角形或其他不规则的形状，本实施例对此不做进一步限定。动力伞220可以根据要下入的油管112的尺寸进行设计，可以根据不同直径的油管112选择相应尺寸的动力伞220。

进一步地，本实施例也不限定动力伞220的材质，但动力伞220应具有一定的强度以抵抗水压破坏力，例如，动力伞220可选为橡胶动力伞、树脂动力伞或金属动力伞。

本实施例中采油树120包括与油管112相连的注水管线121和测试管线122以及与套管111相连的回水管线123。注水管线121上设有生产阀门1211，生产阀门1211用于控制注水管线121的启闭及其内的水流量；测试管线122上设有测试阀门1221，通过开启测试阀门1221可以使动力伞220与测试仪器210进入油管112内；回水管线123上设有套管阀门1231，套管阀门1231用于控制回水管线123的启闭及其内的水流量。

进一步地，本实施例的驱动装置包括注水站310和用于控制注水站310注水强度的注水泵320，注水站310连接注水管线121，注水泵320设置在注水管线121上。

进一步地，本实施例的动态监测装置200还包括控制器240，控制器240与测试仪器210通过测试电缆230相连，以收集测试仪器210的测量数据，实现实时监测功能。测试电缆230通过测试管线122连接测试仪器210，具体的，本实施的动力伞220连接在测试仪器210的上端，在动力伞220上设有供测试电缆230通过的过孔2201，测试电缆230通过该过孔2201后连接测试仪器，在该过孔2201和测试电缆230之间还可以设置密封装置，以保证密封。

进一步地，本实施例的回水管线123可以连接有废水收集装置，以收集从油套环空中排出的洗井回水，防止造成污染。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。