專利名稱：一種用壓力脈沖實現分層配水的方法
技術領域：
本發明屬于石油天然氣領域，具體涉及一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，用于在分層注水井中進行分層配水。
背景技術：
專利號為200410061228. 8的專利公開了一種用壓力波調控分層配水的方法，涉及油田注水井內分層配水作用，是根據注水井需要配水的層段數量，將一組能接收地面壓力信號的壓控配水器各設定所在位置及動作的壓力信號編碼，設置接收和執行這些信號的程序，將裝有具備上述設置的壓控配水器的注水管下入注水井中，并使其上各配水器位于相應層段；以地面高壓泵生產的高壓水作壓力源，通過操作壓力源和井口裝置上的閥門，對需要調整水量的層段上的壓控配水器發出與其動作相對應的壓力編碼信號，使之產生過水面積的變化。 但是該技術存在以下缺陷1，該技術在現場實施前需要暫停地面注水泵，待井筒內壓力系統降落為接近靜液柱壓力后，方可進行調控施工，在一定程度上延長了施工時間。2，該技術在現場調控施工時需借助高壓泵等地面設備，但是在說明書中沒有提及該高壓泵是施工井對應配備的地面注水泵還是施工專門調配的水泥車。假設高壓泵設備是施工井對應配備的地面注水泵，當該井不是單井單泵的高壓注水井，而是單泵多井的遠程低壓注水井，則在注水站的配水房進行遠程壓力波控制相當繁瑣；假設高壓泵設備為施工專門調配的水泥車，則無疑增加了施工成本和施工工序。3，該技術采用高壓水作為壓力源存在調控失敗的風險。在油田注水井中，不同的地層吸水能力的差異較大，對于地層能力低、吸水能力強的分層注水井，當高壓水作用于井筒中時，由于此時井下水嘴通道與地層連通，地層相當于一個泄流通道，使井筒無法起壓，最終造成調控困難甚至失敗。4，受壓力波發生原理的限制，采用該技術進行壓力波編碼信號分層配水的時間過長。以某分層注水井下入三個壓控配水器為例，采用該技術的壓力編碼信號給一個壓控配水器發送指令的時間長大40分鐘，則即使每一個壓力編碼信號中間沒有時間間隔，為三個壓控配水器發送指令的時間也長達120分鐘。
發明內容
本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，通過井口壓力脈沖程控發生裝置，不停泵、無需其它施工作業設備且不使用高壓水作壓力源。本發明是通過以下技術方案實現的一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，所述方法利用井口壓力脈沖程控發生器和配有智能配水器的分層注水管柱來實現分層配水；所述方法包括以下步驟
(I)在井下的分層配水管柱上對應每個注水層位處裝有一個智能配水器，在井口安裝井口壓力脈沖程控發生器4 ;所述井口壓力脈沖程控發生器4通過通訊電纜5與計算機6相連；(2)通過計算機6向井口壓力脈沖程控發生器4發送指令信號，井口壓力脈沖程控發生器4接收到指令信號后，程控發生指令，同時通過控制開關閘閥4-3的開和關在注水井井筒內產生對應的負壓力脈沖波，一組負壓力脈沖波形成與所述指令信號對應的壓力脈沖編碼號；(3)所述負壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器；所述負壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同；(4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測電路將接收到的壓力脈沖編碼信號解碼為可執行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調水嘴執行相應的指令后改變水 嘴的開度大小，進而實現分層配水。所述步驟(2)中的指令為一組二進制數。所述步驟(2)中發生指令的方式如下(21)順序執行指令中的各個二進制數；(22)執行二進制數“I”時，井口壓力脈沖程控發生器4瞬間打開開關閘閥4-3，I秒后關閉并維持30秒；(23)執行二進制數“O”時，井口壓力脈沖程控發生器4關閉開關閘閥4-3，維持30秒。所述開關閘閥4-3閉合時，井筒中的壓力接近注水壓力，當開關閘閥4-3打開時，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。所述井口壓力脈沖程控發生器4包括防噴管4-1、壓力表接口 4-2、開關閘閥4-3、出液口 4-4和電機傳動機構4-5 ；所述防噴管4-1的一端接在油管扣上，另一端與開關閘閥4-3的進口端相連通，開關閘閥4-3的出口端連接有出液口 4-4 ;開關閘閥4-3與電機傳動機構4-5連接，電機傳動機構4-5與計算機6相連；在所述防噴管4-1和開關閘閥4-3之間的管路上開有壓力表接口 4-2，在壓力表接口 4-2處接上壓力表；所述計算機6以程控方式控制電機傳動機構4-5，電機傳動機構4-5控制開關閘閥4-3的開閉。所述開關閘閥4-3采用的是平行式閘閥。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明可無線遙控完成分層配水任務，無需進行傳統的投撈調配，節約了勞動時間和施工成本，是一種高效、先進、成功率高的分層配水方法。同時，針對現有技術的缺陷進行了大幅度改進，使用井口壓力脈沖程控發生器產生負壓力脈沖，具有不停泵、無需其它施工作業設備輔助、不使用高壓水作壓力源，可在半小時內完成三個層位的分層配水作用的優勢，也進一步提高了現有技術的效率、施工成本和成功率。
圖I是本發明一個實施例的結構示意圖。圖2是本發明中的井口壓力脈沖程控發生器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，所述方法利用井口壓力脈沖程控發生器4和配有智能配水器的分層注水管柱來實現分層配水；所述方法包括以下步驟(I)在井下的分層配水管柱上對應每個注水層位處裝有一個智能配水器(圖I中的ZPl、ZP2和ZP3)，在井口安裝井口壓力脈沖程控發生器4 ;所述井口壓力脈沖程控發生器4通過通訊電纜5與計算機6相連；·(2)通過計算機6向井口壓力脈沖程控發生器4發送指令信號，井口壓力脈沖程控發生器4接收到指令信號后，程控發生指令，同時通過控制開關閘閥4-3的開和關在注水井井筒內產生對應的負壓力脈沖波，一組負壓力脈沖波形成與所述指令信號對應的壓力脈沖編碼號；(3)所述負壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器；所述負壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同；(4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測電路將接收到的壓力脈沖編碼信號解碼為可執行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調水嘴執行相應的指令后改變水嘴開度大小，進而實現分層配水(即分層調配注水)。所述開關閘閥4-3閉合時，井筒中的壓力接近注水壓力，當開關閘閥4-3打開時，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。圖I給出的是有三個需分層配水(圖I中1、2、3)的注水井的實施例，少于三層或多于三層的實施例也使用同樣的方法。下面給出一個具體的操作過程對于由壓力傳感器、控制電路、電機、可調水嘴等組成的智能配水器，假設要將圖I中層位I對應的智能配水器ZPl的開度大小調整為全開，則可按照如下步驟操作在注水井進口安裝井口壓力程控發生裝置4 ；由計算機6的指令軟件將全開指令的代碼通過通訊電纜5傳遞給井口壓力脈沖程控發生裝置4，全開指令代碼為16位二進制數11010010 11001001。其中前2位為同步碼，第三到第六位為地址碼，后8位為動作碼；井口壓力脈沖程控發生器4接收到指令信號后，程控發生指令，發生指令的方式遵循以下規律和原則I)順序執行16位字節指令；2)執行二進制數“I”時，井口壓力脈沖程控發生器4瞬間打開開關閘閥4-3，I秒后關閉并維持30秒；3)執行二進制數“O”時，井口壓力脈沖程控發生器4關閉開關閘閥4-3，維持30秒；
4)井口壓力脈沖程控發生器4執行一組16位指令的時間為450秒，執行三組指令的時間為1350(22. 5分鐘)；所述井口壓力脈沖程控發生器4的結構如圖2所示，包括防噴管4-1、壓力表接口4-2、開關閘閥4-3、出液口 4-4和電機傳動機構4-5 ；所述防噴管4-1的一端接在油管扣上，另一端與開關閘閥4-3的進口端相連通，開關閘閥4-3的出口端連接有出液口 4-4 ;開關閘閥4-3與電機傳動機構4-5連接，電機傳動機構4-5與計算機6相連；在所述防噴管4-1和開關閘閥4-3之間的管路上開有壓力表接口 4-2，在壓力表接口 4-2處接上壓力表；所述計算機6以程控方式控制電機傳動機構4-5，電機傳動機構4-5控制開關閘閥 4-3的開閉。所述開關閘閥4-3采用的是平行式閘閥。井口壓力脈沖程控發生器4在程控發生指令的同時在注水井井筒內產生對應的負壓力脈沖波，壓力脈沖以注入水為載體，并以聲波在注水井中的傳輸速度傳遞到井下智能配水器ZP1，井下智能配水器ZPl在將壓力脈沖編碼信號解碼后執行水嘴全開的指令。上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發明上述具體實施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而并不具有限制性的意義。
權利要求
1.一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，其特征在于所述方法利用井口壓力脈沖程控發生器(4)和配有智能配水器的分層注水管柱來實現分層配水；所述方法包括以下步驟 (1)在井下的分層配水管柱上對應每個注水層位處裝有一個智能配水器，在井口安裝井口壓力脈沖程控發生器(4);所述井口壓力脈沖程控發生器(4)通過通訊電纜(5)與計算機(6)相連； (2)通過計算機(6)向井口壓力脈沖程控發生器(4)發送指令信號，井口壓力脈沖程控發生器(4)接收到指令信號后，程控發生指令，同時通過控制井口壓力脈沖程控發生器(4)的開關閘閥(4-3)的開和關在注水井井筒內產生對應的負壓力脈沖波，一組負壓力脈沖波形成與所述指令信號對應的壓力脈沖編碼信號； (3)所述負壓力脈沖波以注入水為載體，傳遞給井下的智能配水器； (4)井下智能配水器中的壓力脈沖硬件檢測電路將接收到的壓力脈沖編碼信號解碼為可執行指令，然后井下智能配水器的控制軟件控制可調水嘴執行相應的指令后改變水嘴的開度大小，進而實現分層配水。
2.根據權利要求I所述的在注水井井口產生壓力脈沖的裝置，其特征在于所述步驟(2)中的指令為一組二進制數。
3.根據權利要求2所所述的用壓力脈沖實現分層配水的方法，其特征在于所述步驟(2)中發生指令的方式如下 (21)順序執行指令中的各個二進制數； (22)當執行二進制數“I”時，井口壓力脈沖程控發生器(4)瞬間打開開關閘閥(4-3)，I秒后關閉并維持30秒； (23)當執行二進制數“O”時，井口壓力脈沖程控發生器(4)關閉開關閘閥(4-3)，維持30秒。
4.根據權利要求I或3所所述的用壓力脈沖實現分層配水的方法，其特征在于所述開關閘閥(4-3)閉合時，井筒中的壓力接近注水壓力，當開關閘閥(4-3)打開時，井筒中的壓力低于注水壓力，所述負壓力脈沖波是由接近注水壓力和低于注水壓力的波形組合而成的。
5.根據權利要求I所述的在注水井井口產生壓力脈沖的裝置，其特征在于在所述步驟(3)中，所述負壓力脈沖波的傳播速度與聲波在注入水中的傳輸速度相同。
6.根據權利要求I所述的用壓力脈沖實現分層配水的方法，其特征在于所述井口壓力脈沖程控發生器(4)包括防噴管(4-1)、壓力表接口(4-2)、開關閘閥(4-3)、出液口(4-4)和電機傳動機構(4-5)； 所述防噴管(4-1)的一端接在油管扣上，另一端與開關閘閥(4-3)的進口端相連通，開關閘閥(4-3)的出口端連接有出液口(4-4);開關閘閥(4-3)與電機傳動機構(4-5)連接，電機傳動機構(4-5)與計算機(6)相連； 在所述防噴管(4-1)和開關閘閥(4-3)之間的管路上開有壓力表接口(4-2)，在壓力表接口(4-2)處接上壓力表； 所述計算機(6)以程控方式控制電機傳動機構(4-5)，電機傳動機構(4-5)控制開關閘閥(4-3)的開閉。
7.根據權利要求6所述的在注水井井口產生壓力脈沖的裝置，其特征在于所述開關閘閥(4-3)采用的是平行式閘閥。
全文摘要
本發明提供了一種用壓力脈沖實現分層配水的方法，屬于石油天然氣領域。本發明利用井口壓力脈沖程控發生器和配有智能配水器的分層注水管柱來實現分層配水。利用本發明的方法，可無線遙控完成分層配水任務，無需進行傳統的投撈調配，節約了勞動時間和施工成本，是一種高效、先進、成功率高的分層配水方法。同時，使用井口壓力脈沖程控發生器產生負壓力脈沖，具有不停泵、無需其它施工作業設備輔助、不使用高壓水作壓力源，可在半小時內完成三個層位的分層配水作用的優勢，也進一步提高了現有技術的效率、施工成本和成功率。
文檔編號E21B43/14GK102839954SQ20111017172
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者李仁忠, 謝小輝, 尤文超, 楊志濤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司采油工藝研究院