[发明专利]无缆式采油井分层配产装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气探测领域，具体涉及一种采油井分层配产装置及方法。

背景技术

目前石油天然气领域常用的配产方法主要有以下几种：

1、多参数产液剖面测试技术：从油套环空下入产液剖面测试仪器进行测试，获取产液信息，然后作业实施分层配产。其缺点是：进行配产时仍需管柱作业。

2、井下电子开关技术：该方案是利用封隔器将各个油层分隔开，在每一层段的管柱上带有一个电子开关。电子开关根据设置的时间序列或通过地面压力脉冲控制开关状态，结合地面检测流量和含水率变化，找到高含水层，通过地面压力脉冲方式实现分层配产。其缺点是：产液测试需要地面配合测量，且地面压力脉冲方式受井况、地层压力变化和温度的影响较大，施工成功率受到限制。

3、电缆式分层配产技术：该方案是利用过电缆封隔器将各个油层分隔开，在每一层段的管柱上带有配产工作筒，整套系统通过电缆连接到地面平台，进行产液测试与分层配产。该技术优点是可实时监测产液信息，可随时通过地面发送命令进行分层配产；缺点是井下电缆施工复杂，成本高，电缆损坏率高。

发明内容

本发明提供了一种无缆式采油井分层配产装置及方法，不仅可以实时监测与存储井下各油层的各种参数，还可以通过非接触方式直读与回放各分层配产装置测得的数据，并根据测得数据调控油嘴开度实现分层配产。

本发明的技术解决方案是：

该无缆式采油井分层配产装置，包括地面控制器和井下配产管柱，所述井下配产管柱上设置有通信短节、丢手接头和多组分层配产单元，各组配产单元之间以及丢手接头与第一组分层配产单元之间设置有封隔器；所述通信短节通过电缆与地面控制器相连实现双向通信，并经丢手接头内部通道下放到分层配产单元处通过无线方式与各组分层配产单元进行命令、数据的双向通信；

所述通信短节包括控制芯片、磁定位电路、无线通信模块和电源调理电路，所述磁定位电路用于确定各分层配产单元的准确位置，并通过磁信号唤醒分层配产单元，使分层配产单元从休眠状态进人正常工作状态；

每组分层配产单元均包括供电电池组件、控制芯片、无线通信模块、唤醒电路以及与控制芯片连接的各种执行单元，并预先设定油嘴开关时间序列和采样间隔，或者通过通信短节在测控工作时传输地面控制信号设置油嘴开关时间序列和采样间隔。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下具体优化和针对性的设计：

每组分层配产单元的所述各种执行单元，包括油嘴、用于调节油嘴开度的电机、流量传感器、管内压力传感器、管外压力传感器、温度传感器和含水传感器，均由所述供电电池组件供电。

每组分层配产单元还包括存储芯片，用于将采集的数据进行实时存储。

地面控制器的电源通过所述电源调理电路为通信短节供电。

封隔器采用液压坐封方式进行坐封，封隔各产液层，中间有过液通道；丢手接头采用液压丢手方式。

采用上述无缆式采油井分层配产装置的配产方法，包括以下步骤：

(1)作业施工

油管将丢手接头、封隔器、各分层配产单元依次连接，下放到待测试段，在油管内注压完成封隔器坐封与管柱丢手，完成丢手管柱作业后下生产管柱、采油泵；

(2)产液测试

各分层配产单元按照设定时序打开油嘴，并按照预设采样间隔进行数据采集与实时存储，其它时间进入休眠模式；

(3)分层配产

地面控制器通过电缆连接通信短节，通信短节从油套环空经丢手接头内部通道下放到分层配产单元处，唤醒分层配产单元，通过无线模块进行数据通信；通信短节把测得的数据传输到地面控制器，当确定高含水层与低产层时，地面控制器下发开度调节命令，通信短节与分层配产单元以无线通信方式实现命令传输，各分层配产单元接收到命令后进行油嘴开关动作，实现分层配产。

本发明具有以下优点：

1)各个产液层安装分层配产单元，配合封隔器可实现各个层产液的测量，避免了层间干扰。

2)采用非接触式通信方式，减少了因电缆故障造成的各种井下配产单元工作异常，并且通过该方式实现了地面指令与井下仪数据的双向传输。

3)实现了智能分层配产采油，找到主产层和高含水层时，可以根据地面命令对分层油嘴进行开度调节，提高采油效率。

4)只需一次管柱施工，就可以完成产液测试与分层配产，节约大量人力物力。

附图说明

图1为无缆式采油井分层配产装置的系统框图。

图2为无缆式采油井分层配产装置的连接示意图。