专利名称：交互式分层注水测调方法
技术领域：
本发明涉及石油注采领域，具体涉及一种交互式分层注水测调方法。
背景技术：
井下分层注水工艺是油田开采过程中的重要方法之一。常规注水井水量调配最多的还是通过频繁投捞，分级调换水嘴来实现。承荷钢丝不带电缆，这样测试流量和其它参数无法实时直读且不能自动调节堵塞器水嘴，无法实现交互式分层注水测调，只能分别独立的频繁进行。另外，目前用于各类油、气井等承受机械负荷的电缆大都采用铠装钢丝电缆，这种电缆有时钢丝会造成切破绝缘层而导致内部芯线与外层钢丝形成短路现象，且在井口的密封效果不理想。
发明内容
本发明提供一种交互式分层注水测调方法，以解决实现交互式分层注水测调的难题。为此，本发明提出一种交互式分层注水测调方法，所述交互式分层注水测调方法包括:步骤A:将井下测调仪用同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下至需要调配的层段定位并坐封，所述同轴钢管电缆包括:单芯电缆芯、包围在所述单芯电缆芯之外的环形绝缘层、以及包围在环形绝缘层之外的金属管，所述单芯电缆芯的轴心与所述金属管的轴心
重合；步骤B:将下入井下的井下测调仪与井下设置好的偏心注水堵塞器对接，向需要调配的层段注水并测试所述需要调配的层段的流量和压力；步骤C:通过所述同轴钢管电缆向地面传输反馈监测信号，所述监测信号包括实时监测到的流量和压力；步骤D:在地面，根据所述反馈监测信号与预设配注量的偏差，通过同轴钢管电缆向井下发出控制信号，自动调整注水流量，直到达到预设流量；步骤E:在地面控制同轴钢管电缆解封所述井下测调仪，并将井下测调仪移动至下一需要调配的层段。进一步地，所述金属管为圆管，所述单芯电缆芯反馈监测信号和传递控制信号同时向井下传递地面的电力驱动。进一步地，所述交互式分层注水测调方法还包括:步骤F:在步骤E之后采用上提或下放方式对全井调配结果进行统一检测。进一步地，通过钢管电缆绞车将所述同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下，地面上设有计算机，接受监测信号和发出控制信号。进一步地，在井下设置 直流电机连接所述同轴钢管电缆，使用万向联轴器连接直流电机，用偏心注水堵塞器的对接调节头连接万向联轴器，实现井下扭矩传递和偏心作业。
进一步地，所述偏心注水堵塞器具有水嘴，所述水嘴包括:阀芯和设置在所述阀芯之外的阀套，所述阀芯设有流量变化与压差呈近似线性关系的V形开口，所述偏心注水堵塞器通过控制压差线性控制注水流量。进一步地，所述偏心注水堵塞器通过单芯电缆芯控制阀芯的正转或反转来达到调高或调低配注量的目的，所述同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信通过编码和模拟通信的方式来实现。进一步地，同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信具体包括以下步骤:上位机根据通讯协议的要求给下位机发出指令，该指令为一个字节；该指令被转换成模拟信号，传送给下位机；下位机对信号进行处理，然后将信号传送给智能处理器件单片机；单片机检测通讯允许信号，并根据通讯协议的要求和设定来执行相应的指令和动作；同时，检测信号通过处理后被送到上位机。进一步地，所述同轴钢管电缆反馈的监测信号通过在地面上设置地面控制装置进行滤波、放大和检波处理，从模拟信号转变到数字信号，输入到计算机。进一步地，当通过钢管电缆绞车把安装在同轴钢管电缆下的井下测调仪投放到井下时，计算机通过深度板采集到当前井下测调仪的参考深度，以实现井下测调仪的准确定位。由于同轴钢管电缆的外层为钢管，相对于普通的铠装电缆，本发明的同轴钢管电缆的外表更加光滑，而且形状与井口防喷管的通道形状相同，非常适合井口防喷管的使用和密封，利用同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下，与利用油管等工具穿过井口防喷管下入井下同样方便，使得井下测调仪投放到井下时，井口处得以密封，防止了从井口喷出液体的现象，而且同轴钢管电缆对井口防喷管的密封配合更加紧密，不会出现普通的铠装电缆下入井下时铠装电缆的外层密封不严导致井口喷出液体的现象，这为以交互式的方式完成注水井分层测调提供了保障。本发明利用同轴钢管电缆以交互式的方式完成注水井分层测调，同轴钢管电缆的另一优点是电缆内部的绝缘层获得良好的保护，不会因钢丝切破绝缘层而导致内部芯线与外层钢丝形成短路现象，电缆外壁呈光滑的圆柱体状，在井口能轻易获得良好的密封效果，解决了一直困扰油田的注水井井口密封问题。同时，通过同轴钢管电缆实现了地面设备与井下仪器的双向通讯和控制。
图1为根据本发明实施例交互式分层注水测调方法的工作原理示意图；图2为根据本发明实施例的同轴钢管电缆的结构示意图；图3为根据本发明实施例的同轴钢管电缆的偏心注水堵塞器的结构示意图。附图标号说明:O1、调节杆02、打捞帽03、弹簧04、锁定支架05、凸轮06、螺钉07、阀芯08、阀套09、V形开10、缝隙20、计算机25、地面控制装置30、同轴钢管电缆31、钢管电缆绞车40、井口防喷管50、封隔器60、配水器70、偏心注水堵塞器80、井下测调仪90、地层301、单芯电缆芯303、绝缘层305、金属管
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。如图1所示，根据本发明实施例的交互式分层注水测调方法包括:步骤A:将井下测调仪80用同轴钢管电缆30穿过井口防喷管40下入井下至需要调配的层段(例如，下入地层90，该层段通过封隔器50封隔)定位并坐封，如图2所示，所述同轴钢管电缆30包括:单芯电缆芯301、包围在所述单芯电缆芯之外的环形绝缘层303、以及包围在环形绝缘层之外的金属管305，所述单芯电缆芯301的轴心与所述金属管305的轴心重合；步骤B:将下入井下的井下测调仪80与井下设置好的偏心注水堵塞器70对接，偏心注水堵塞器70设置在配水器60中，通过配水器60向需要调配的层段注水并测试所述需要调配的层段的流量和压力；步骤C:通过所述同轴钢管电缆30向地面传输反馈监测信号，所述监测信号包括实时监测到的流量和压力等信号，监测信号例如为井下测调仪检测到的流量、压力和温度
信号;步骤D:在地面，根据所述反馈监测信号与预设配注量的偏差，通过同轴钢管电缆30向井下发出控制信号，自动调整注水流量，直到达到预设流量；步骤E:该层调配完成后，收起井下测调仪80的调节臂下放/上提至另一需要调配的层段进行调配测试，在地面控制同轴钢管电缆30解封所述井下测调仪80，并将井下测调仪80移动至下一需要调配的层段。本发明利用同轴钢管电缆以交互式的方式完成注水井分层测调，同轴钢管电缆的另一优点是电缆内部的绝缘层获得良好的保护，不会因钢丝切破绝缘层而导致内部芯线与外层钢丝形成短路现象，电缆外壁呈光滑的圆柱体状，在井口能轻易获得良好的密封效果，解决了一直困扰油田的注水井井口密封问题。同时，通过同轴钢管电缆实现了地面设备与井下仪器的双向通讯和控制。另外，本发明利用同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号同时向井下传递地面的电力驱动，做到一线多用，可以实现传递信息信号和传递电力的双重功能，井下的电力驱动无需另外的电缆传递。进一步地，如图2，所述金属管305为圆管，例如为圆形不锈钢管，所述单芯电缆芯301反馈监测信号和传递控制信号同时向井下传递地面的电力驱动。使用单芯电缆芯301同时传递信息信号和电力传输，并向井下测调仪内的电机供电，完成坐封、解封和调节注水量的工作，可以减少同轴钢管电缆的直径。根据单芯电缆芯的一线多用的特点，本发明中，同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信通过编码和模拟通信的方式来实现，这种编码和模拟通信的方式尤其适合同时进行电力传输。采用模拟通信方式来代替传统的数字通讯方式，既提高通讯速度又通过时间的延长的来消除电缆上电容电感的存在对频率信号上升延长或上升沿的影响，提高信号检波的成功率。本发明简单可靠，成本低，容易实现。进一步地，如图1，通过地面设置的钢管电缆绞车31将所述同轴钢管电缆30穿过井口防喷管40下入井下，地面上设有计算机20，接受同轴钢管电缆30传输的监测信号和发出控制信号，通过同轴钢管电缆30传送给井下。通过计算机20可以实现井下流量、压力、温度的数据采集、控制配水器实现配注层的配注量调整；显示当前工作状态、数据处理、查询等任务。进一步地，如图1，所述同轴钢管电缆反馈的监测信号通过在地面上设置地面控制装置25进行滤波、放大和检波处理，从模拟信号转变到数字信号，输入到计算机20。地面控制装置25例如包括滤波器、放大器以及从模拟信号转变到数字信号的装置。这样，可以消除井下经几千米传输线输送上来的信号，再加上配注电机供电状态转换产生各种干扰影响，信号经过前置处理后可送采集模块识别。经过从模拟信号转变到数字信号，方便计算机读取。为了提高测量精度，采用了高精度智能CNT模块(32位数功能)作为它的采集线路。进一步地，同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信具体包括以下步骤:上位机根据通讯协议的要求给下位机发出指令，该指令为一个字节；该指令被转换成模拟信号，传送给下位机；下位机对信号进行处理，然后将信号传送给智能处理器件单片机；单片机检测通讯允许信号，并根据通讯协议的要求和设定来执行相应的指令和动作；同时，检测信号通过处理后被送到上位机。进一步地，当通过钢管电缆绞车31把安装在同轴钢管电缆下的井下测调仪投放到井下时，计算机通过深度板采集到当前井下测调仪的参考深度，以实现井下测调仪的准确定位。如图3所示，偏心注水堵塞器包括:调节杆01，凸轮05，锁定支架04，弹簧03和打捞帽02。锁定支架04有长腰形通孔。凸轮05两端面为平面，凸轮05圆柱面中间有X形通孔，其中X孔一端面有凹槽，凸轮05可以直接放进锁定支架长腰形通孔内，通过两侧螺钉06定位,可以沿径向方向摆动一定的角度。调节杆为一阶梯轴,最细部分可通过凸轮中间X形通孔，中间台阶部分和凸轮凹槽配合工作，最大台阶面用来定位，上部用来投捞和调节。该偏心注水堵塞器的优点是结构简单，安装方便，可连续调节，适用于更多场合，解决了传统井下堵塞器不能穿过凸轮而连续调节的问题。 进一步地，如图3所示，所述偏心注水堵塞器还具有水嘴，所述水嘴包括:阀芯7和设置在所述阀芯之外的阀套8，所述阀芯7设有流量变化与压差呈近似线性关系的V形开口9，所述偏心注水堵塞器70通过调节杆01控制阀套和阀芯开度，控制压差线性控制注水流量。高压水流通过多条缝隙10，经调节杆01控制阀套和阀芯开度，达到控制注水流量。进一步地，所述交互式分层注水测调方法还包括:步骤F:在步骤E之后采用上提或下放方式对全井调配结果进行统一检测。通过上提或下放井下测调仪80，可以实现对各地层90的测调。为了配合具有单芯电缆芯的同轴钢管电缆30的使用，井下测调仪80在传动方面选用小功率、高转速直流电机，驱动高变速比变速机构输出大扭矩，应用有带花键的可伸缩的万向联轴器作为传动力矩组件，将电机藏在仪器粗管中，这样只要解决动态密封就行。特别在可调堵塞器(偏心注水堵塞器)对接调节头上、在仪器定位等机构上结合电控采用一些逻辑机构来实现。利用小扭矩电机和行星齿轮式变速器的有效配合和机械万向连轴器，完全解决了控制过程中需要实现大扭矩传递和井下偏心作业的目的。电机产生的扭矩经行星齿轮减速箱比例放大通过万向节连轴器转动可调式堵塞器调节流量大小。电机转动配合位置反馈状态，通过电机的转动可实现调节机构调节头的收放功能。本发明使用同轴钢管电缆完成交互式分层注水电动测调，实现了在一次下井过程中同时完成各层井下层位流量测试和目标层位流量自动配注的任务，提高了测试效率，测调时间从过去的23天缩短到1.5天。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述交互式分层注水测调方法包括: 步骤A:将井下测调仪用同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下至需要调配的层段定位并坐封，所述同轴钢管电缆包括:单芯电缆芯、包围在所述单芯电缆芯之外的环形绝缘层、以及包围在环形绝缘层之外的金属管，所述单芯电缆芯的轴心与所述金属管的轴心重合； 步骤B:将下入井下的井下测调仪与井下设置好的偏心注水堵塞器对接，向需要调配的层段注水并测试所述需要调配的层段的流量和压力； 步骤C:通过所述同轴钢管电缆向地面传输反馈监测信号，所述监测信号包括实时监测到的流量和压力； 步骤D:在地面，根据所述反馈监测信号与预设配注量的偏差，通过同轴钢管电缆向井下发出控制信号，自动调整注水流量，直到达到预设流量； 步骤E:在地面控制同轴钢管电缆解封所述井下测调仪，并将井下测调仪移动至下一需要调配的层段。
2.如权利要求1所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述金属管为圆管，所述单芯电缆芯反馈监测信号和传递控制信号同时向井下传递地面的电力驱动。
3.如权利要求1所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述交互式分层注水测调方法还包括:步骤F:在步骤E之后采用上提或下放方式对全井调配结果进行统一检测。
4.如权利要求1所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，通过钢管电缆绞车将所述同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下，地面上设有计算机，接受监测信号和发出控制信号。
5.如权利要求1所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，在井下设置直流电机连接所述同轴钢管电缆，使用万向联轴器连接直流电机，用偏心注水堵塞器的对接调节头连接万向联轴器，实现井下扭矩传递和偏心作业。
6.如权利要求1所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述偏心注水堵塞器具有水嘴，所述水嘴包括:阀芯和设置在所述阀芯之外的阀套，所述阀芯设有流量变化与压差呈近似线性关系的V形开口，所述偏心注水堵塞器通过控制压差线性控制注水流量。
7.如权利要求4所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述偏心注水堵塞器通过单芯电缆芯控制阀芯的正转或反转来达到调高或调低配注量的目的，所述同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信通过编码和模拟通信的方式来实现。
8.如权利要求7所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，同轴钢管电缆反馈监测信号和传递控制信号的通信具体包括以下步骤:上位机根据通讯协议的要求给下位机发出指令，该指令为一个字节；该指令被转换成模拟信号，传送给下位机；下位机对信号进行处理，然后将信号传送给智能处理器件单片机；单片机检测通讯允许信号，并根据通讯协议的要求和设定来执行相应的指令和动作；同时，检测信号通过处理后被送到上位机。
9.如权利要求8所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，所述同轴钢管电缆反馈的监测信号通过在地面上设置地面控制装置进行滤波、放大和检波处理，从模拟信号转变到数字信号，输入到计算机。
10.如权利要求4所述的交互式分层注水测调方法，其特征在于，当通过钢管电缆绞车把安装在同轴钢管电缆下的井下测调仪投放到井下时，计算机通过深度板采集到当前井下测调仪的参考深度，以实现井下测调 仪的准确定位。
全文摘要
本发明提出一种交互式分层注水测调方法，该方法包括步骤A将井下测调仪用同轴钢管电缆穿过井口防喷管下入井下至需要调配的层段定位并坐封；步骤B将下入井下的井下测调仪与井下设置好的偏心注水堵塞器对接，向需要调配的层段注水并测试需要调配的层段的流量和压力；步骤C通过同轴钢管电缆向地面传输反馈监测信号，步骤D在地面，根据反馈监测信号与预设配注量的偏差，通过同轴钢管电缆向井下发出控制信号，自动调整注水流量，直到达到预设流量；步骤E在地面控制同轴钢管电缆解封井下测调仪，并将井下测调仪移动至下一需要调配的层段。
文档编号E21B33/12GK103114832SQ20131004420
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者刘合, 裴晓含 申请人:中国石油天然气股份有限公司