一种动态参数测量短节、节能采油系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种动态参数测量短节、节能采油系统 及方法。
【背景技术】
[0002] 在油田的开采过程中，随着开发时间的延长，原油的产量会不断下降。由于绝大多 数油井采用注水或注聚合物等方式进行开采，从而导致油井产液的含水率很高。油田的地 面工程设施需要把采出的液体所含的大量水份分离出去，然后再回注到地层中以提高地层 的压力，这样才能把地层中越来越少的石油驱替出来。
[0003] 经过长期开采，地层中的产液已非油水混合均匀的液体，即不属于退极化分布状 态，同时原油已经无连续相可言。不论是在两相流还是三相流状况下，常规缆式方法一次所 测的全井资料都无法反映不同油层的变化规律。因此，常规缆式方法的含水率测量误差过 大，从而会使针对堵水的判断失误、造成堵水效果不明显或失败，结果会导致大量的无功作 业和电力能源浪费。
【发明内容】
[0004] 为解决由于常规方法的含水率测量误差所导致的采油时能源浪费问题，实现节能 采油，本发明提供一种用于油井分层监控及油层开闭控制的动态参数测量短节，该动态参 数测量短节包括：
[0005] 短节外壳，其两端开口；
[0006] 测试仓，其为封闭式仓且通过支撑元件固定于短节外壳内，包括测试仓液体入口、 测试仓液体出口和传感器与测量模块；以及
[0007] 环空液体流动通道，位于短节外壳与测试仓之间；
[0008] 其中，一个产层的产液通过所述测试仓液体入口流入所述测试仓，经过所述传感 器与测量模块、通过所述测试仓液体出口流入所述环空液体流动通道，并且通过开口流出 所述动态参数测量短节；其中，所述传感器与测量模块用于采集产层的产液的参数。
[0009] 可选的，所述动态参数测量短节的短节外壳上具有液体流入孔，所述液体流入孔 与测试仓液体入口之间连接有液体导入管，其中产液从短节外壳的外部通过该液体流入孔 和液体导入管流入所述测试仓。
[0010] 可选的，所述传感器与测量模块还用于根据一段时间内对一个产层采集的参数， 获得该产层的产油情况。
[0011] 可选的，所述传感器与测量模块包括一个或多个传感器阵列，所述传感器阵列包 括以阵列结构排列的含水率传感器，所述含水率传感器用于采集经过传感器与测量模块的 液体的含水率。
[0012] 可选的，所述传感器与测量模块还包括用于测量温度、压力或者流量的传感器。
[0013] 可选的，所述测试仓还包括电磁阀；其中，所述传感器与测量模块还用于根据所述 一个或多个传感器阵列在一段时间内采集得到的含水率测量结果控制所述电磁阀打开或 关闭所述测试仓液体出口。
[0014] 可选的，所述传感器与测量模块用于在产层的含水率测量结果超过预定值时控制 所述电磁阀关闭所述测试仓液体出口。
[0015] 根据本发明的一个实施例，还提供一种节能采油系统，包括：
[0016] 一个或多个油管；
[0017] -个或多个上述的动态参数测量短节；以及
[0018] 封隔器，用于分隔产层；
[0019] 其中，所述一个或多个动态参数测量短节用一个或多个油管进行串接；其中，通过 由相邻的封隔器、套管、油管的部分以及一个动态参数测量短节构成的外环空间流入该动 态参数测量短节的液体来自同一产层。
[0020] 可选的，所述节能采油系统还包括控制与无线通讯模块，用于向地面传输每个动 态参数测量短节监测到的对应产层的产油情况。
[0021] 可选的，所述控制与无线通讯模块还用于控制电磁阀打开或封堵油井中的对应产 层。
[0022] 根据本发明的一个实施例，还提供一种采用上述节能采油系统的节能采油方法， 包括：
[0023] 步骤1)、对于油井的每个产层，通过该产层对应的动态参数测量短节的传感器与 测量模块采集该产层的产液的参数；
[0024] 步骤2)、每个传感器与测量模块根据在一段时间内采集得到的含水率测量结果控 制该动态参数测量短节的电磁阀打开或关闭测试仓液体出口。
[0025] 可选的，步骤2)包括：如果在一段时间内采集得到的含水率测量结果超过预定 值，则传感器与测量模块控制动态参数测量短节的电磁阀关闭测试仓液体出口。
[0026] 采用本发明可以达到如下的有益效果：
[0027] 1、通过长时间分层采集每一个产层的多种动态参数，提高了含水率测量的精度； 此外，采用阵列式的含水率传感器，符合高含水状态的油水空间与时间分布关系，从而保证 了测量结果的可信度。
[0028] 2、在采油过程中，每一个产层都依据本产层的测量结果自动地控制本产层通道的 开启与关闭，完全避免了无效的注水循环，减少了电力的损耗，并且提高了高含水油田的注 采效果，能够实现真正意义上的节能采油。
[0029] 3、本发明适用于分支井和海洋石油开采。
【附图说明】
[0030] 图1示出了根据本发明实施例的动态参数测量短节的透视图；
[0031] 图2示出了根据本发明实施例的多个传感器阵列的示意图；以及
[0032] 图3示出了根据本发明实施例的节能采油系统的透视图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明加以说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]根据本发明的一个实施例，提供一种动态参数测量短节，用于测量产油层（即产 层）的动态参数。
[0035] 图1示出了动态参数测量短节的一个实施例,该动态参数测量短节5包括短节外 壳13和测试仓16。其中，短节外壳13可以是类似于油管的圆柱形外壳，其两端开口，且外 壳上具有液体流入孔8。测试仓16位于短节外壳13内，用于测量相应产层的动态参数。可 以通过支撑元件18将测试仓16固定在短节外壳13内，并且在短节外壳13和测试仓16之 间形成环空液体流动通道12。如图1所示，测试仓16是表面具有测试仓液体入口 17和测 试仓液体出口 9的封闭式圆柱体。测试仓16的测试仓液体入口 17与短节外壳13的液体 流入孔8之间通过液体导入管14相接，使得短节外壳13外的液体可经由液体流入孔8、液 体导入管14和测试仓液体入口 17流入测试仓16内。接着，液体可经由测试仓液体出口 9 流出测试仓16进入环空液体流动通道12。在流出测试仓16之前，该液体还会经过测试仓 16内的传感器与测量模块10,该传感器与测量模块10用于测量流经它的液体的动态参数。
[0036]本文中，动态参数可以包括但不限于产液的温度、压力、流量和含水率，因此，在一 个实施例中，传感器与测量模块10包括但不限于用于测量温度、压力、流量和含水率的传 感器以及测量电路。在一个实施例中，传感器与测量模块10还可以包括微处理器，其用于 根据连续一段时间在相应产层进行动态参数测量得到的测量结果（例如，流量测量结果、 含水率测量结果等）得到该产层的产油情况（例如，累计的产液量、累计的产油量等）。
[0037]在本实施例中，采用连续一段时间测量的动态参数数据来得到含水率测量结果， 这样做的原因在于：当产层的产液已非油水混合均匀的液体时，通过长时间的含水率测量 所得到的含水率结果的可信度要高于一次测量得到的含水率数据。其中，可利用概率和随 机过程模型对一段时间内测量得到的含水率数据进行处理，以得到含水率测量结果。并且， 可以使用符合该模型的阵列式传感器来进行含水率的测量。在一个实施例中，用于测量含 水率的传感器可以是如图2所示的多个传感器阵列20。其中，每个传感器阵列20可以包括 在平面上以阵列形式排列的含水率传感器19,该传感器阵列平面垂直于测试仓16内的液 体流向。多个传感器阵列20可在测试仓16内平行布置，这样的传感器结构可以保证传感 器在立体空间内尽可能多地与被测液体接触，从而提高了测量结果的精度和可信度。
[0038]在上述动态参数测量短节5的基础上，根据本发明的一个实施例，还提供一种节 能采油系统，用于提供油井的分层监测。
[0039] 如图3所示，该节能采油系统包括一个或多个动态参数测量短节5,其中每一个产 层对应有一个动态参数测量短节5,使得每个动态参数测量短节5能够实时地测量对应产 层的动态参数。在一个实施例中，可以根据每个产层的深度，用油管1将多个动态参数测量 短节5串接起来，使得在放入井下后每个动态参数测量短节5能与一个产层相对应，并且， 在油管1内流动的液体也可以通过动态参数测量短节5的环空液体流动通道12流动。此 外，可以利用套管2和油管1之间的多个封隔器4 (例如Y111-114压缩式封隔器）将每一 个产层隔开，使得通过短节外壳13上的液体流入孔8流入动态参数测量短节5的液体来自 于同一个产层。如图3所示，某一产层的产液可通过套管2上的弹孔3流入由相邻的两个 封隔器4、油管1的部分、套管2以及动态参数测量短节5的短节外壳13形成的外环空间 11，进而经由短节外壳13上的液体流入孔8流入该动态参数测量短节5。
[0040] 在一个实施例中，节能采油系统还可以包括丢手15以及控制与无线通讯模块7。 在用油管1串接好所有动态参数测量短节5后，可在由油管1和动态参数测量短节5形成的 管道的顶部（即接近地面的一端）装上丢手15,并且在丢手下方的管道内安装控制与无线 通讯模块7 (参见图3)。在一个实施例中，控制与无线通讯模块7可以是由微处理器、电子 线路，以及频率小于100Hz的低频电磁波发射与接收装置组成的控制与无线通讯模块。该 控制与无线通讯模块7可与地面无线通信，此外，该控制与无线通讯模块7可用于控制每个 动态参数测量短节5并且用于井下状态与监测结果的传输，例如，控制与无线通讯模块7将 从每个动态参数测量短节5接收的监测结果及系统工作状态无线传输到地面监控装置，地 面监控装置可以通过该控制与无线通讯模块7控制动态参数测量短节