一种注气井的注气系统的制作方法

1.本公开实施例涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种注气井的注气系统。


背景技术：

2.随着油藏勘探开发的深入，低渗透油藏储量所占比例不断增加，高效合理开发低渗透油藏变得日益重要。低渗透油藏具有储层渗透率低的特点，注水开发过程中反映出注水井吸水能力低、开发效果差的特点。由于气体能有效降低原油粘度，改善流度比，降低界面张力，因此注气能够有效开发低渗透油藏，提高油层动用程度，对油田开发将起到重要的意义。
3.目前市场上的注气配系统存在测试应用效率低等技术问题。
4.因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
5.需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

6.本公开实施例的目的在于提供一种注气井的注气系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
7.本公开实施例提供一种注气井的注气系统，包括：
8.地面控制系统，所述地面控制系统包括地面控制器、服务器和上位机，所述服务器和上位机分别与所述地面控制器连接，所述地面控制器包括电连接的地面电源电路和地面控制单元；
9.井下控制系统，所述井下控制系统包括井下控制单元、流量控制组件以及数据测量组件，所述流量控制组件和所述数据测量组件连接，所述地面控制单元、所述流量控制组件以及所述数据测量组件分别与所述井下控制单元连接；以及
10.依次连接的多个配注器，每个所述配注器上均设有所述流量控制组件以及所述数据测量组件。
11.本公开的一实施例中，所述地面控制单元包括地面控制芯片、地面编码电路、地面解码电路、输入模块以及显示模块；所述地面编码电路与地面解码电路连接，所述地面编码电路、地面解码电路、输入模块以及显示模块分别与所述地面控制芯片连接。
12.本公开的一实施例中，所述地面控制单元和所述井下控制单元之间通过电缆连接。
13.本公开的一实施例中，所述井下控制单元包括井下电源电路、井下控制芯片、电机控制电路、解码电路以及发码电路；所述井下电源电路、电机控制电路、解码电路以及发码电路分别与所述井下控制芯片连接。
14.本公开的一实施例中，所述流量控制组件包括调节电机和气嘴短节，用于控制所述配注器的注气量。
15.本公开的一实施例中，所述数据测量组件包括流量传感器、温度传感器以及压力传感器。
16.本公开的一实施例中，所述压力传感器包括管内压力传感器、管外压力传感器以及压差传感器。
17.本公开的一实施例中，每两个所述配注器之间通过封隔器连接。
18.本公开的一实施例中，每个所述配注器均包括：上接头、控制短节、气嘴短节、外护管以及下接头；
19.其中，所述上接头内设有进气通道；
20.所述控制短节的上端和所述上接头连接，所述控制短节的下端和所述气嘴短节的上端连接，所述气嘴短节的下端和下接头连接；
21.所述外护管设置在所述控制短节和所述气嘴短节的外周，所述外护管的上端和所述上接头连接，所述外护管的下端和所述下接头连接；
22.所述下接头上设有出气口、出气通道以及控制所述出气口和所述出气通道的通气量的气嘴电控开关，所述出气口设置在所述出气通道的侧壁上并和所述出气通道相连通；
23.所述外护管与所述控制短节和所述气嘴短节之间形成气体通道，所述气体通道的上端和所述进气通道相连通，所述气体通道的下端和所述出气通道相连通，所述出气通道上设有流量传感器；
24.所述气嘴电控开关以及所述流量传感器分别与所述井下控制单元连接。
25.本公开的一实施例中，所述控制短节和所述气嘴短节之间通过中转接头连接。
26.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
27.通过数据测量组件实现长期实时监测井下注气信息，并实时传输到地面上通过地面控制系统进行数据处理与分析，使注气量测试工作实现了数据采集与分析同步进行，提高了测试应用效率；根据地面控制系统下发的命令或对分层的配注器的注气量进行调节，实现智能分层注气；可以长时间在井下工作，并可以在大斜度井和水平井使用。
附图说明
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
29.图1示出本公开示例性实施例中的注气井的注气系统的地面控制系统和井下控制系统的连接关系示意图；
30.图2示出本公开示例性实施例中的注气井的注气系统的结构示意图；
31.图3示出本公开示例性实施例中的配注器的外部结构示意图；
32.图4示出本公开示例性实施例中的配注器的内部结构示意图；
33.图5示出本公开示例性实施例中的下接头中的流量传感器的位置关系示意图。
34.附图标记：
35.10、地面控制系统；11、地面控制器；111、地面电源电路；112、地面控制单元；12、服务器；13、上位机；20、井下控制系统；21、井下控制单元；22、流量控制组件；23、数据测量组
件；100、配注器；101、上接头；102、控制短节；103、气嘴短节；104、外护管；105、下接头；1051、出气口；1052、流量传感器；106、中转接头；1061、压力传感器；200、封隔器；300、扶正器；400、电缆接头。
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
37.此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
38.本示例实施方式中提供一种注气井的注气系统，请参考图1和图2，包括：地面控制系统10、井下控制系统20以及依次连接的多个配注器100。
39.具体地，所述地面控制系统10包括地面控制器11、服务器12和上位机13，所述服务器12和上位机13分别与所述地面控制器11连接。所述地面控制器11包括电连接的地面电源电路111和地面控制单元112。地面电源电路111为地面控制单元112和井下控制系统20供电。
40.所述井下控制系统20包括井下控制单元21、流量控制组件22以及数据测量组件23。所述流量控制组件22和所述数据测量组件23连接。所述地面控制单元112、所述流量控制组件22以及所述数据测量组件23分别与所述井下控制单元21连接。所述流量控制组件22以及所述数据测量组件23均设置在所述配注器100上。
41.本实施例中，通过数据测量组件23实现长期实时监测井下注气信息，并实时传输到地面上通过地面控制系统10进行数据处理与分析，使注气量测试工作实现了数据采集与分析同步进行，提高了测试应用效率；根据地面控制系统10下发的命令或对分层的配注器100的注气量进行调节，实现智能分层注气；可以长时间在井下工作，并可以在大斜度井和水平井使用。
42.可选的，在一些实施例中，所述地面控制单元112包括地面控制芯片(例如地面控制器11)、地面编码电路、地面解码电路、输入模块以及显示模块；所述地面编码电路与地面解码电路连接，所述地面编码电路、地面解码电路、输入模块以及显示模块分别与所述地面控制芯片连接。所述编码电路将地面收到的信号经编码电路编码后通过电缆发送给井下控制系统20的井下控制单元21。所述解码电路将井下控制系统20上传的信号解码后输入地面控制芯片。由此实现信号的往复传输。
43.可选的，在一些实施例中，所述地面控制单元112和所述井下控制单元21之间通过电缆连接。可选的，在一些实施例中，所述井下控制单元21包括井下电源电路、井下控制芯片(例如微控制器)、电机控制电路、解码电路以及发码电路；所述井下电源电路、电机控制电路、解码电路以及发码电路分别与所述井下控制芯片连接。所述井下电源电路把电缆电压转换后给井下电路供电。
44.可选的，在一些实施例中，所述流量控制组件22包括调节电机和气嘴短节，用于控
制所述配注器的注气量。
45.可选的，在一些实施例中，所述数据测量组件23包括流量传感器1052、温度传感器以及压力传感器1061。所述井下控制芯片包括刻度换算单元，所述刻度换算单元的一端分别与流量传感器1052、压力传感器1061、温度传感器等连接。电机控制电路一端与井下控制芯片相连，一端与电机相连。所述解码电路把地面控制器11通过电缆下传的信号解码后输入到井下控制芯片。所述发码电路把井下采集信号经过编码后通过电缆发送给地面控制器11。
46.如图2-3所示，每相邻的两个所述配注器100之间通过封隔器200实现连接。每个所述配注器100均包括：上接头101、控制短节102、气嘴短节103、外护管104以及下接头105。
47.具体地，所述上接头101内设有进气通道，即需要注入井下的气体从所述进气通道进入配注器100内。
48.所述控制短节102的上端和所述上接头101连接，所述控制短节102的下端和所述气嘴短节103的上端连接，所述气嘴短节103的下端和下接头105连接。
49.所述外护管104设置在所述控制短节102和所述气嘴短节103的外周，所述外护管104的上端和所述上接头101连接，所述外护管104的下端和所述下接头105连接。
50.所述下接头105上设有出气口1051、出气通道以及控制所述出气通道通气量以及出气口1051出气量的气嘴电控开关。通过所述气嘴电控开关和气嘴短节103来调节所述出气口1051的开合以及开启程度，以控制从出气口1051的注入的气体流量。利用所述气嘴电控开关控制出气通道从当前配注器100流入下一个配注器100的空气流量，以实现分层注气。所述出气口1051设置在所述出气通道的侧壁上并和所述出气通道相连通。
51.所述外护管104与所述控制短节102和所述气嘴短节103之间的环空为气体通道，所述气体通道的上端和所述进气通道相连通，所述气体通道的下端和所述出气通道相连通，即气体流动的主路线为：气体从上接头101进入，流经环空的气体通道，然后从下接头105流出，以进入下一个相连的配注器100。如图5所示，图5中向左的箭头表示气体从下接头105的出气通道通往下一节配注器100的路线；该出气通道和出气口1051相连通，出气通道和出气口1051之间的通道上设有流量传感器1052，可以对通过出气口1051通过的气体的流量进行测量。气体经流量传感器1052然后从出气口1051流出注入本层配注器100(图5中向右和向上的箭头表示气体从出气口1051流出的路线)
52.通常情况下，在注气时，会有一部分气体流往下一节配注器100，一部分气体经出气口1051流出进行注气，而出气口1051的开度是通过气嘴短节103以及气嘴电控开关进行控制的，气嘴短节103可以在通往出气口1051的通道内往复移动，对出气口1051进行封堵或避让，以实现开度的调节。所述气嘴电控开关设置在气嘴短节103上，所述气嘴电控开关以及所述流量传感器1052分别与所述微控制器连接。
53.本实施方式中，通过设置多个配注器100，每个配注器100上均设有出气口1051和流量传感器1052，利用流量传感器1052对每个配注器100的气体注入量进行测量，然后控制每个出气口1051按照预设流量对当前层进行注气，配注器100可以根据预设流量自动调节出气口1051的开度，实现分层注气。本技术实现了分层注气，减少人工工作量；可对气体注入量进行实时监控和调控，提高注气工作的安全性和准确度。
54.通过使用注气井注气装置，在对低渗透的油藏进行注气时，对水平井内不同部位
的气体流量可控，保证井筒内气体压力稳定。
55.可选的，在一些实施例中，部分所述配注器100的外周设有扶正器300，用于对配注器100的位置进行固定，防止配注器100偏移，以对准正确的注气位置。
56.可选的，在一些实施例中，如图3所示，所述上接头101和所述下接头105上均设有电缆接头400，其中，下接头105上的电缆接头400在图中未示出，所述电缆接头400用于建立用电通道以及信息传输控制通道。
57.可选的，在一些实施例中，如图4所示，所述控制短节102和所述气嘴短节103之间通过中转接头106连接。进一步，可选的，在一些实施例中，所述控制短节102和所述气嘴短节103之间的连接关系为插接。采用插接方式，连接方便快速，各个短节可独立工作。
58.可选的，在一些实施例中，所述中转接头106上设有压力传感器1061，所述压力传感器1061和所述微控制器连接。进一步，可选的，在一些实施例中，所述压力传感器1061包括分别对所述外护管104的内压、外压以及内外压差进行测量的多个压力传感器1061。通过对以上压力数据进行测量采集压力数据，再结合注气量数据等对不同层位地层压进行注气，控制更加精准及时。实现了油气井各分层注气量的精确注入及调节，为油田开发提供真实准确的动态监测资料。
59.可选的，在一些实施例中，所述中转接头106上设有温度测量装置，用于对所述外护管104内的气体温度进行测量，所述温度测量装置与所述微控制器连接。利用温度测量装置对气体的温度进行测量，能够计算出井下不同温度和压力下超临界co2的密度，以更加精准地调节注气量。
60.可选的，在一些实施例中，所述封隔器200和所述配注器100之间采用密封连接。进一步，可选的，在一些实施例中，所述封隔器200和所述配注器100之间采用金属锥形密封装置进行密封连接，密封效果更加，可以精准控制流经各配注器100的气体的流量。
61.本实施例提供的注气井的注气系统中的配注器100与油管连接，随油管下井，在各个注气层安装各配注器100，井下各配注器100串联后通过电缆连接到地面控制器11，地面控制器11通过电缆给井下各配注器100提供供电与双向通信。可以长期检测井下注气信息，并实时传输到地面，使注气测量工作实现了数据采集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。只需一次管注施工，就可以完成注气测试与分层注气，节约大量人力物力。可以长时间在井下工作，并可以在大斜度井和水平井使用。该装置整体采用模块化结构设计，由装置本体及各个短节构成，短节之间采用快速插接的电气连接方法，各个短节可独立生产，独立进行测试验证。
62.上述实施例中，气嘴短节103中设有气嘴开关，可以采用一体化结构设计，将电路与气嘴调节系统整合为一体。结构可以采用平衡压结构，可避免井下高压对气嘴开关调节的影响。
63.另外，流量传感器1052可以采用差压孔板原理，配合超高精度传感器，减少结构压损，提高测量精度，具有较高的测量精度，其结构流量测量范围较大能适应小的起排量，在总体上扩大了其测量范围。
64.注气测试与分层注气方法包括以下步骤：
65.(1)作业施工
66.以水平井或大斜度井为例，分层注气仪(即多个配注器100)连接电缆随油管柱下
井，每个注气层安装一支分层注气仪，各个注气层用过电缆密封装置隔开，在工具段上面连接安全接头装置，之后连接油管至井口。
67.(2)注气测试
68.在地面控制器11的输入模块上设置分层注气单元气嘴打开命令，相对应的分层注气仪接收到命令后，通过电机控制电路打开气嘴。分层注气仪测量各注气层的注气量、管内压力、管外压力、温度等信息。测量的数据经过编码电路编码后通过电缆实时传输的地面控制器11，地面控制器11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注气信息。
69.(3)分层注气
70.分层注气包含自动注气和手动注气两种方式。自动注气是通过地面控制器11把各个产液层的预设流量输入到井下分层注气仪，各分层注气仪根据预设流量自动气嘴短节开度，实现分层注气。
71.本实施例可以根据地面命令或自动对分层气嘴进行开度调节，相比于市场上现有的注气仪，本技术中的井下注气仪包含独立的流量计，流量并采用算法进行优化，可以计算在井下不同温度压力下超临界co2的密度。缆式注气测试与分层注气方法缩短了测量注气时间，降低了劳动强度，实现了井下工具的自动化和地面电缆直读式监测和控制。井下注气仪在密封方式上采用金属锥形密封，仪器防腐采用高耐蚀材料以及表面涂层保护技术。本技术在对低渗透的油藏进行注气时，对水平井内不同部位气体流量可控，保证井筒内气体压力稳定。本技术可以通过采集压力、注气量数据等对不同层位地层压进行注气，控制更加精准及时。
72.需要理解的是，上述描述中的术语“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”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公开实施例和简化描述，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公开实施例的限制。
73.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
74.在本公开实施例中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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公开中的具体含义。
75.在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅
仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
77.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。