一种采用振动波远程控制油井分层采油系统 |
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| 申请号 | CN201410553363.8 | 申请日 | 2014-10-17 | 公开(公告)号 | CN104329064A | 公开(公告)日 | 2015-02-04 |
| 申请人 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院; | 发明人 | 王宏; 王卫刚; 王维波; 汤瑞佳; 申哲娜; | ||||
| 摘要 | 一种采用振动波远程控制油井分层采油系统，该系统包括地面部分和井下部分，地面部分包括：振动波控制系统、井口振动波发生器；振动波控制系统与井口振动波发生器相连接；井下部分包括：依次连接的丢手工具、油管、封隔器、井下配产器、油管堵头；丢手工具、油管、封隔器、井下配产器、油管堵头一起组成井下工具管柱串；井下工具管柱串与井口振动波发生器依靠其产生的振动波实现信息交互。本 发明 以震动波方式对井下配产器进行控制，震动波控制分层采油技术由于无需下入 电缆 ，以油管或 套管 为传输介质，振动波为载波，通过数字调制实现井下信息传递，实现分层采油的远程控制；具有控制距离远，井下工具简单的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种采用振动波远程控制油井分层采油系统，该系统包括地面部分和井下部分，其 |
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| 说明书全文 | 一种采用振动波远程控制油井分层采油系统技术领域[0001] 本发明涉及油井开采系统，具体涉及一种采用振动波远程控制油井分层采油系统。技术背景 [0002] 随着油田开发的不断深入，油藏层间干扰矛盾突出，特别对于多层开采的油井，新老油层产生层位压差，造成倒灌现象。针对以上问题，国内外油田通常采用分层开采的方式。目前国内外普遍采用的分层采油工艺技术主要为卡封分层采油技术、分层同采工艺以及配产器分层采油工艺技术三种。一是卡封分层采油技术，其目的是卡封高含水层，开采油层，一次只能开采一层或物性相近的一套层系，不能实现层间差异较大的多套层系的合采。并且常规卡封技术进行单薄油层生产，不仅会降低产量又常常会发生供液不足的现象。二是分层同采工艺技术，该技术采用封隔器将井内两油层系分为两部分，上面油层采用空心抽油泵进行抽汲，下面油层采用普通的管式抽油泵进行抽汲，两泵采用机械连接，共同使用一套动力系统进行两层的分层同采。但该工艺技术采用封隔器上下各一套泵的方法，每一套泵都对准油层，这就决定了泵挂位置必须在油层附近，对于浅井是合适的，但对于深井抽油杆、抽油机就要求承受的载荷较大，因此该工艺技术不适合油田油井普遍较深的特点。三是配产器分层采油工艺技术，主要应用在自喷井中，该项技术需要动态的对井下各油层产液能力进行准确的计算测试，在实际应用中由于井下状态的不确定性和随开发过程中的井下参数的变化等原因影响了该技术的可靠性，而且配产器调配、测试工艺复杂，特别对于机械采油生产井，若需调配油嘴需要起出生产管柱，增加了生产成本，不能满足现场大量应用的条件。 发明内容[0004] 一种采用振动波远程控制油井分层采油系统，该系统包括地面部分和井下部分，其特征在于，所述地面部分包括：振动波控制系统、井口振动波发生器；所述的振动波控制系统与井口振动波发生器相连接；所述井下部分包括：依次连接的丢手工具、油管、封隔器、井下配产器、油管堵头；所述丢手工具、油管、封隔器、井下配产器、油管堵头一起组成井下工具管柱串；所述井下工具管柱串与井口振动波发生器依靠其产生的振动波实现信息交互。上述井口振动波发生器以超磁致伸缩材料为基础制造而成，能实现电能到机械波能量的可控转换，所述超磁致伸缩材料反应速度可以达到微秒级。超磁致伸缩材料，是一种具有显著磁致伸缩效应的、可将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的金属、合金以及铁氧体等的一种智能材料（如铁钴钒合金）。 [0005] 上述的油管为六寸半N80油管。 [0006] 上述的封隔器为Y211型低座封力封隔器。 [0008] 上述的油管堵头为常规油管堵头。 [0009] 上述振动波控制系统控制井口振动波发生器的开与关，并向其发送指令。 [0010] 上述井口振动波发生器为能产生100Hz～200Hz频率的振动波。 [0011] 上述当地面振动波信号传递到井下时，首先振动波信号接收器接收到震动信号，将信号传递给振动波信号处理器，振动波信号处理器对信号进行识别、判断、处理，将处理结果传递给减速电机，减速电机以高能锂电池做为电源控制可调节水嘴的开度大小。 [0012] 上述振动波控制系统控制振动信号发生器的开与关，控制发送信号的时间间隔，使其发出不同的信号编码；所述信号编码是用来控制井下配产器的一种指令，其编码方式选择曼彻斯特编码。 [0013] 本发明的优点在于：1）该系统以震动波方式对井下配产器进行控制，震动波控制分层采油技术由于无需下入电缆，以油管或套管为传输介质，振动波为载波，通过数字调制实现井下信息传递，实现分层采油的远程控制。该方法具有控制距离远，井下工具简单的优点，该方法可以实现一次下入管柱，后期调整无需起下管柱就可实现对井下配产器水嘴大小的调节，大大简化了地面控制设备和作业工艺。较目前的方法操作性更强，现场应用更加简单、便捷。 2）振动波技术的应用，为井下数据传输提供了新的方法，在分层采油、多段压裂、分层注水等井下工具远程控制方面具有广阔应用前景。 附图说明 具体实施方式[0015] 参见图1，一种采用振动波远程控制油井分层采油系统，该系统包括地面部分和井下部分，其特征在于，所述地面部分包括：振动波控制系统1、井口振动波发生器2；所述的振动波控制系统1与井口振动波发生器2相连接；所述井下部分包括：依次连接的丢手工具3、油管4、封隔器5、井下配产器6、油管堵头7；所述丢手工具3、油管4、封隔器5、井下配产器6、油管堵头7一起组成井下工具管柱串；所述井下工具管柱串与井口振动波发生器2依靠其产生的振动波实现信息交互。上述井口振动波发生器2以超磁致伸缩材料为基础制造而成，能实现电能到机械波能量的可控转换，所述超磁致伸缩材料反应速度可以达到微秒级。 [0016] 上述的油管4为六寸半N80油管。 [0017] 上述的封隔器5为Y211型低座封力封隔器。 [0018] 上述的井下配产器6由振动波接收器、振动波信号处理器、低速电机、高能锂电池、可调节水嘴组成。 [0019] 上述的油管堵头7为常规油管堵头。 [0020] 上述振动波控制系统1控制井口振动波发生器2的开与关，并向其发送指令。 [0021] 上述井口振动波发生器2为能产生100Hz～200Hz频率的振动波。 [0022] 上述井下配产器6由微振加速度传感器、减速电机、高能锂电池、可调节水嘴组成；其中微振加速度传感器由振动波信号接收器和振动波信号处理器组成；当地面振动波信号传递到井下时，首先振动波信号接收器接收到震动信号，将信号传递给振动波信号处理器，振动波信号处理器对信号进行识别、判断、处理，将处理结果传递给减速电机，减速电机以高能锂电池做为电源控制可调节水嘴的开度大小。 [0023] 上述振动波控制系统1控制振动信号发生器2的开与关，控制发送信号的时间间隔，使其发出不同的信号编码；所述信号编码是用来控制井下配产器的一种指令，其编码方式选择曼彻斯特编码。 [0024] 本发明提供了一种采用振动波远程控制油井分层采油系统，其具体实施方式如下（实施方式是以两层开采为例来说明的）：1）、某口油井需要一次开采两个物性差异较大的油层，根据具体的油层特征，在地面组装好井下工具串，参见图2，井下工具串自上而下依次为：丢手工具3+ 油管4+封隔器5+油管4+井下配产器6+油管4+封隔器5+油管4+井下配产器6+油管4+封隔器5+油管4+油管堵头7 2。利用修井车将井下工具串下入井下预定的位置，提放管柱使封隔器5座封，释放丢手工具，丢掉井下工具串，起出作业管柱。 [0025] 2）、在井口安装振动信号发生器2，将振动波控制系统1与振动信号发生器2相连接。通过振动波控制系统1控制振动信号发生器2产生振动波信号，以油、套管为传输介质，将振动波传入井下，实现井下信息传递。 [0026] 3）、参见图3看，井下配产器6由高灵敏度的微振加速度传感器、减速电机、高能锂电池、可调节水嘴组成。其中高灵敏度的微振加速度传感器由振动波信号接收器和振动波信号处理器组成。当地面振动波信号传递到井下时，首先振动波信号接收器接收到震动信号，将信号传递给振动波信号处理器，振动波信号处理器对信号进行识别、判断、处理，将处理结果传递给减速电机，减速电机以高能锂电池做为电源控制可调节水嘴的开度大小。高灵敏度的微振加速度传感器，通过地面的振动信号发生器2对其进行远程控制。可以控制不同层段的井下配产器6进行连续调整流入可调节水嘴的开度，实现振动波远程控制分采。 [0027] 4）、振动波控制系统1可以控制振动信号发生器2的开与关，控制发送信号的时间间隔，使其发出不同的信号编码。 [0028] 5）、振动信号发生器2以超磁致伸缩材料为材料，可以实现压力波到机械波能量的可控转换，超磁致伸缩材料反应速度可以达到微秒级，振动波控制系统1能够对振动信号发生器2进行有效的控制，输出编码波形。 [0029] 6）、振动波的传输方式是以油、套管为传输介质的，油管串的纵波信号传输是有规律可循，其陷波带呈一定规律分布，因此，利用陷波带的分布规律，可以采用多基频传输的信息传输策略，即用相隔一定频率范围的多个基频做为载波，分别对数字控制信号进行调制，只要基频在三个以上，可以避开油管系统的陷波带，确保信息能够传递到井下。 [0030] 7）、振动波控制系统1根据振动信号的自身特点，简化振动波信号发射系统，选用OOK开关键控调制方式作为信号调制方法，即，当信息为1时，有振动信号输出，信息为0时，没有信号输出，达到对基频振动信号的调制。 [0031] 8）、振动波信号接收系统，由于用石油管道传输振动波，阻抗很难做到连续，所以传输过程中会有较大的反射，同时信号衰减速度会很快。所以系统要求接收传感器要有较高的灵敏度，而且要求系统有较好的信号诊断能力。 [0032] 9）、信号编码用来控制井下配产器6的一种指令，为了系统稳定和防止误码，防止直流低频干扰，编码方式选择曼彻斯特编码。不同的编码代表了不同的指令，用来控制井下配产器6的开度大小，进而实现远程控制的目的。 |
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