CN112211603B - 分层注水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种分层注水系统及其控制方法，所述分层注水系统可以包括：发生器，所述发生器内设置有用于供流体通过的第一流道；所述第一流道的侧壁上设置有调节部，所述调节部用于调节所述流体的流量，以产生第一流量波并使所述第一流量波能通过所述流体传输；控制器，所述控制器与所述调节部相连，所述控制器用于控制所述调节部，以能对所述第一流量波进行编码，并将控制指令加载于所述第一流量波上；配水器，其设置于井筒内；所述配水器与所述第一流道相连通；所述配水器用于接收所述第一流量波，并能根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。本发明实施方式提供一种能降低作业成本的分层注水系统及其控制方法。

Description

分层注水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及石油生产技术领域，尤其涉及一种分层注水系统及其控制方法。

背景技术

分层注水系统可以用于使注水井内的配水器执行配水动作。现有技术中的分层注水系统包括通过电缆进行通讯的分层注水系统、通过压力波进行通讯的分层注水系统。

通过电缆进行通讯的分层注水系统包括置于注水井内的智能配水器和通过电缆与该智能配水器电性连接的地面系统。该电缆预置于油管外，以随管柱下入注水井内。由于油管在下入过程中容易发生转动或者径向位移，且电缆具有挠性，所以电缆在油管转动时，容易缠绕在油管上。而当油管发生径向位移时，电缆容易与套管的管壁发生摩擦，从而损坏电缆。由于通过电缆进行通讯的分层注水系统下入电缆困难，作业成本高。

通过压力波进行通讯的分层注水系统是以地面压裂车作为远程控制工具，通过向井筒中注水引起井筒中的压力变化，控制注水和放水的时间间隔，从而形成压力波通讯信号，注水井内的压力传感器感知到压力变化信号并进行信号识别处理。通过压力波进行通讯的分层注水系统由于需要动用地面压裂车作为远程控制工具。而操作压裂车时，首先需要进行启动前检查，主要包括检查一下部件：底盘车、燃油箱、台上发动机、抬下发动机、液压油箱、仪表箱、变矩器、柱塞泵、传动轴、散热器等；然后启动程序，接着需要进行启动后检查。因此通过压力波进行通讯的分层注水系统操作复杂，作业成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能降低作业成本的分层注水系统及其控制方法。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种分层注水系统，包括：发生器，所述发生器内设置有用于供流体通过的第一流道；所述第一流道的侧壁上设置有调节部，所述调节部用于调节所述流体的流量，以产生第一流量波并使所述第一流量波能通过所述流体传输；控制器，所述控制器与所述调节部相连，所述控制器用于控制所述调节部，以能对所述第一流量波进行编码，并将控制指令加载于所述第一流量波上；配水器，其设置于井筒内；所述配水器与所述第一流道相连通；所述配水器用于接收所述第一流量波，并能根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

作为一种优选的实施方式，所述发生器为电动控制阀或者变频电控泵。

作为一种优选的实施方式，还包括：水源，所述水源用于提供注入水，所述第一流道与所述水源相连通，以使所述注入水能通过所述配水器注入目标油层内，且使所述注入水能作为传输所述第一流量波的介质。

作为一种优选的实施方式，所述配水器内设置有用于供流体通过的第二流道；所述第二流道的侧壁上设置有控制部，所述控制部用于控制所述流体的流量，以形成第二流量波并对所述第二流量波进行编码，以使反馈信息能加载于所述第二流量波上，且使所述第二流量波能通过所述流体传输。

作为一种优选的实施方式，所述发生器与所述配水器之间设置有第一流量计，所述第一流量计与所述控制器相连，所述第一流量计用于接收所述第二流量波，并将所述第二流量波内的所述反馈信息上传至所述控制器。

作为一种优选的实施方式，所述配水器上设置有第二流量计，所述第二流量计用于接收所述第一流量波，并将所述第一流量波内的控制指令上传至所述配水器，以使所述配水器能根据所述控制指令进行注水。

作为一种优选的实施方式，所述井筒为多个；所述发生器为多个，多个所述井筒与多个所述发生器相对应；每个所述发生器的所述第一流道与对应的所述井筒内的所述配水器相连通。

一种分层注水系统的控制方法，其包括：控制器控制调节部，以使第一流道内能产生第一流量波，并对所述第一流量波进行编码，且将控制指令加载于所述第一流量波上；配水器接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

作为一种优选的实施方式，步骤配水器接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水，具体包括：第二流量计接收所述第一流量波，且获取所述第一流量波内的所述控制指令；并将所述控制指令上传至所述配水器；所述配水器获取所述控制指令内的目标油层的层位信息；所述配水器判断所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位是否一致；当所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位相一致时，所述配水器对所述目标油层进行注水。

作为一种优选的实施方式，步骤所述配水器判断所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位是否一致，还包括：当所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位不一致时，所述配水器关闭，以避免对其所在的油层进行注水。

本申请提供的分层注水系统及其控制方法的有益效果是：本申请实施方式所述的分层注水系统及其控制方法在进行分层注水时，通过发生器产生第一流量波并通过流体输送该第一流量波，并通过控制器将控制指令加载于该第一流量波上，使得配水器能接收到该第一流量波并根据该第一流量波内的控制指令判断是否进行注水。如此实现了流体作为传输控制指令的介质；第一流量波作为控制指令的传输的手段。因此，本申请实施方式所述的分层注水系统一方面无需使用大型的设备如压裂车，也无需使用电缆将注水井内的配水器与地面设备进行连接，所以能降低设备投入成本和维护使用成本。因此，本发明提供一种能降低作业成本的分层注水系统及其控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明一个实施方式提供的分层注水系统的结构示意图；

图2本发明一个实施方式提供的分层注水系统的控制方法的流程图。

附图标记说明：

11、水源；13、控制器；15、配水器；17、压力传感器；19、第一流量计；21、发生器；25、交换机；27、输入端；31、输出端；33、调节部；35、井筒；37、接入端；39、接出端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1。本申请一种实施方式提供的分层注水系统，其可以包括：发生器21，所述发生器21内设置有用于供流体通过的第一流道；所述第一流道的侧壁上设置有调节部33，所述调节部33用于调节所述流体的流量，以产生第一流量波并使所述第一流量波能通过所述流体传输；控制器13，所述控制器13与所述调节部33相连，所述控制器13用于控制所述调节部33，以能对所述第一流量波进行编码，并将控制指令加载于所述第一流量波上；配水器15，其设置于井筒35内；所述配水器15与所述第一流道相连通；所述配水器15用于接收所述第一流量波，并能根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

使用时，首先通过调节部33调节流体的流量，以产生第一流量波并使第一流量波能通过流体传输；然后通过控制器13控制调节部33，以能对第一流量波进行编码，并将控制指令加载于第一流量波上；最后配水器15接收第一流量波，并根据第一流量波内的控制指令判断是否进行注水。

从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的分层注水系统在进行分层注水时，通过发生器21产生第一流量波并通过流体输送该第一流量波，并通过控制器13将控制指令加载于该第一流量波上，使得配水器15能接收到该第一流量波并根据该第一流量波内的控制指令判断是否进行注水。也即控制指令能加载于第一流量波上，且该第一流量波能通过流体传输至配水器15上。而配水器15能识别该第一流量波内的控制信号，并能根据该控制信号进行注水。如此实现了流体作为传输控制指令的介质；第一流量波作为控制指令的传输的手段。因此，本申请实施方式所述的分层注水系统一方面无需使用大型的设备如压裂车，也无需使用电缆将注水井内的配水器15与地面设备进行连接，所以能降低设备投入成本和维护使用成本。

在本实施方式中，发生器21内设置有用于供流体通过的第一流道。具体地，该发生器21具有外壳。该第一流道设置于该外壳内。进一步地，该外壳上设置有与第一流道相连通的输入端27和输出端31。该输入端27用于供流体输入。该输出端31用于供流体输出。如此使得流体能通过输入端27流入该第一流道，并通过输出端31流出该第一流道。如图1所示，该输入端27位于发生器21的上侧。该输出端31位于发生器21的下侧。

进一步地，该第一流道内可以设置有阀门。该阀门可以用于打开和关闭输入端27。从而当阀门打开输入端27时，流体能通过输入端27流入第一流道内。当阀门关闭输入端27时，流体不能通过输入端27流入第一流道内。

进一步地，该第一流道的侧壁上设置有调节部33。具体地，该调节部33可以使设置于外壳上。如图1所示，该调节部33位于发生器21的右侧。

进一步地，该调节部33用于调节流体的流量，以产生第一流量波并使所述第一流量波能通过所述流体传输。具体地，该调节部33用于调节阀门的开度，以使通过输入端27的流体的流量能发生变化。例如，当阀门的开度变大时，通过输入端27的流体的流量将变大。当阀门的开度变小时，通过输入端27的流体的流量将变小。而流量从高到低的变化可以用“1”表示。流量从低到高的变化可以用“0”表示。所以当流体的流量改变时，能形成一串代表0或1的数字。如此当流体的流量改变时能生成第一流量波。且该第一流量波通过流体的流量变化形成，因此当流体向前流动时，能将该第一流量波向前传输。也即该第一流量波能通过流体传输。

进一步地，该发生器21可以为电动控制阀或者变频电控泵。

在本实施方式中，控制器13与调节部33相连。该相连为电性连接。该控制器13用于控制调节部33，以能对第一流量波进行编码，并将控制指令加载于第一流量波上。也即该控制器13用于控制调节部33的动作，以通过调节部33控制阀门的开度大小，进而控制流体流量的变化。而该流体流量的变化能形成一串代表0或1的数字，因此控制流体流量的变化，即可对第一流量波进行编码，并将控制指令加载于第一流量波上。进一步地，该控制指令可以根据井下油层的条件进行设定。

进一步地，该控制器13上设置有用于供用户输入控制指令的操作端。从而通过该操作端用户能将控制指令加载于第一流量波上。

进一步地，该控制指令包括目标油层的层位信息和用于对目标油层的配水器15进行控制的控制信息。从而通过该控制指令能实现对目标油层内的配水器15的控制。

具体地，该层位信息表明了目标油层的层位。例如为了能表示井下15个油层的层位，该层位信息可以采用4位数字编码表示。当该4位数字编码为0001至1111时，该0001至1111中的任一个数字编码均用来表示15个油层中的任一个油层的层位。当该4位数字编码为0000时，该4位数字编码表示15个油层的中所有的油层。

具体地，该控制信息可以是用于对目标油层的配水器15的水嘴进行驱动的指令。例如该控制信息为水嘴的开度的指令。进一步地，该控制信息可以采用12位数字编码表示。当然若需要表示更多的信息时，可以采用更多位的数字编码表示。对此本申请不作规定。当然该控制信息不限于为用于对目标油层的配水器15的水嘴进行驱动的指令。还可以是其他的控制指令。例如用于通知目标油层的配水器15将井下监测的数据进行上传的指令。对此本申请不作规定。

进一步地，该控制器13设置于地面上。如此能方便操作人员进行分层注水的远程监测与控制，以降低维护使用成本。

进一步地，该控制器13可以为计算机或者掌上设备。

在本实施方式中，井筒35内设置有油层。该配水器15设置于井筒35内。配水器15与第一流道相连通。具体地，如图1所示，井筒35内穿设有管柱。该配水器15设置于管柱上。该管柱的上端与发生器21的输出端31相连。从而第一流道内的流体能流入管柱内。而该管柱内的流体能流入至少一个配水器15内。

进一步地，配水器15用于井筒35内的油层进行注水。且井筒35内油层的数量与配水器15的数量相等。具体地，当井筒35内只有一个油层时。该配水器15的数量为1个。当井筒35内有多个油层时，配水器15为多个。且多个配水器15与多个油层相对应，每个配水器15设置于对应的油层内。例如如图1所示，井筒35内设置有4个油层。因此该配水器15的数量为4个。该4个配水器15分别位于4个油层中。

进一步地，配水器15用于接收第一流量波，并能根据第一流量波内的控制指令判断是否进行注水。也即配水器15能接收第一流量波，并能对第一流量波内的控制指令进行识别。如此获取到控制指令内的目标油层的层位信息和对目标油层的配水器15进行控制的控制信息。进而能根据该控制指令判断是否进行注水。如此实现了通过流量波控制配水器15进行配水的目的。如此本申请实施方式所述的分层注水系统无需使用大型的设备如压裂车，也无需使用电缆将注水井内的配水器15与地面设备进行连接，所以能降低设备投入成本和维护使用成本。

进一步地，由于配水器15均与第一流道相连通，所以第一流道内的流体能流入配水器15内。所以配水器15能接收到通过该流体传输的第一流量波。

进一步地，配水器15上设置有第二流量计。该第二流量计用于接收第一流量波，并将第一流量波内的控制指令上传至该配水器15，以使该配水器15能根据控制指令进行注水。也即该第二流量计能用于对第一流量波内的控制指令进行解码，并解码后的控制指令传输至配水器15。具体地，该第二流量计在第一流量波的传输方向上设置于配水器15的上游。也即第一流量波在流入配水器15前先通过第二流量计。然后当需要注水时，运输该第一流量波的流体才进入配水器15内，以进行注水。

在一个实施方式中，配水器15内设置有用于供流体通过的第二流道。第二流道的侧壁上设置有控制部。控制部用于控制流体的流量，以形成第二流量波并对第二流量波进行编码，以使反馈信息能加载于第二流量波上，且使第二流量波能通过流体传输。也即配水器15也用于产生第二流量波。且反馈信息能通过控制部加载于该第二流量波上。该反馈信息可以是井下监测的参数。例如：流量数据、压力数据、温度数据等。对此本申请不做规定。也即可以通过配水器15内的流体将井下监测的数据进行传输。如此当地面工作人员需要井下数据时，可首先由发生器21发送控制指令。也是该配水器15能根据该控制指令将井下监测的数据上传至地面。当然配水器15不限于根据控制指令将井下监测的数据上传至地面，还可以是配水器15自身主动将井下监测的数据上传至地面。对此本申请不作规定。

进一步地，发生器21与配水器15之间设置有第一流量计19，第一流量计19与控制器13相连，第一流量计19用于接收第二流量波，并将第二流量波内的反馈信息上传至控制器13。具体地，该第一流量计19能用于对第二流量波内的反馈信息进行解码，并解码后的反馈信息传输至控制器13。

如图1所示，在本申请实施方式所述的分层注水系统还包括，水源1111。该水源11用于提供注入水。具体地，该水源11可以是通过第一管线进行运输。例如如图1所示，第一管线的左端用于供注入水输入。从而通过第一管线能将注入水运输至各个井筒35内。

进一步地，该第一流道与水源11相连通。以使注入水能通过配水器15注入目标油层内，且使注入水能作为传输第一流量波的介质。具体地，如图1所示，发生器21的输入端27与第一管线的右端相连通。从而注入水能通过第一管线流入第一流道内。由于配水器15与第一流道相连通，所以注入水能通过第一流道流至配水器15中，并能通过配水器15注入目标油层内。进一步地，由于调节部33能调节流体的流量，以产生第一流量波并使第一流量波能通过流体传输，所以注入水在通过第一流道时，能通过调节部33对该注入水进行流量调节，以产生第一流量波并通过该注入水进行传输。且控制器13能控制调节部33，以能对第一流量波进行编码，并将控制指令加载于第一流量波上，所以控制器13能将控制指令加载于该第一流量波上，所以注入水一方面能通过配水器15注入目标油层内，另一方面能作为传输第一流量波的介质。

在一个实施方式中，井筒35为多个。发生器21为多个。多个井筒35与多个发生器21相对应；每个发生器21的第一流道与对应的井筒35内的配水器15相连通。例如如图1所示，井筒35为4个。发生器21为4个。每个发生器21与一个井筒35内的配水器15相连通。

进一步地，本申请一种实施方式提供的分层注水系统还可以包括：交换机2525。交换机25具有接入端37和多个接出端39；接入端37与控制器13相连，多个接出端39与多个发生器21相对应，每个接出端39与对应的发生器21的调节部33相连。从而通过交换机25，控制器13能对多个井筒35内的各个配水器15进行控制，如此实现分层注水的集中控制。具体地，如图1所示，接出端39为4个。4个接出端39分别与4个发生器21相连。从而控制器13能通过交换机25控制该4个井筒35内的配水器15。

在一个实施方式中，发生器21与水源11之间设置有压力传感器17，压力传感器17与控制器13相连，控制器13用于获取压力传感器17所检测到的压力信号。具体地，如图1所示，压力传感器17的上端与第一管线的右端相连。压力传感器17的下端与发生器21的输入端27相连。从而压力传感器17能检测进入第一流道内的流体的压力。且该压力传感器17能将该流体压力上传至控制器13。

请参阅图2。本申请一种实施方式提供的分层注水系统的控制方法，其可以包括：步骤S11：控制器13控制调节部33，以使第一流道内能产生第一流量波，并对所述第一流量波进行编码，且将控制指令加载于所述第一流量波上；步骤S13：配水器15接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的分层注水系统的控制方法在进行分层注水时，通过发生器21产生第一流量波并通过流体输送该第一流量波，并通过控制器13将控制指令加载于该第一流量波上，使得配水器15能接收到该第一流量波并根据该第一流量波内的控制指令判断是否进行注水。也即控制指令能加载于第一流量波上，且该第一流量波能通过流体传输至配水器15上。而配水器15能识别该第一流量波内的控制信号，并能根据该控制信号进行注水。如此实现了流体作为传输控制指令的介质；第一流量波作为控制指令的传输的手段。因此，本申请实施方式所述的分层注水系统一方面无需使用大型的设备如压裂车，也无需使用电缆将注水井内的配水器15与地面设备进行连接，所以能降低设备投入成本和维护使用成本。

在本实施方式中，步骤S11：控制器13控制调节部33，以使第一流道内能产生第一流量波，并对第一流量波进行编码，且将控制指令加载于第一流量波上。具体地，如图所示，首先打开发生器21的调节部33，以使得注入水能通过第一管线流至第一流道内。然后通过控制器13操作调节部33，以调节阀门开度的大小，使得第一流道内的流体的流量能发生变化，进而产生第一流量波，并对第一流量波进行编码，且将控制指令加载于第一流量波上。

在本实施方式中，步骤S13：配水器15接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

进一步地，步骤S13配水器15接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水，具体包括：

步骤S131：第二流量计接收第一流量波，且获取第一流量波内的控制指令；并将控制指令上传至配水器15。也即第二流量计能对第一流量波内的控制指令进行解码，并将解码后的控制指令上传至配水器15。

步骤S133：配水器15获取控制指令内的目标油层的层位信息。例如，控制指令内的目标油层的层位信息为第15层。配水器15获取到第15层为目标油层。

步骤S135：配水器15判断目标油层的层位信息与其所在的油层的层位是否一致；当目标油层的层位信息与其所在的油层的层位相一致时，配水器15对目标油层进行注水。例如，配水器15所在的油层为第15层时，由于目标油层的层位信息为第15层，所以配水器15打开其水嘴，以对第15层油层进行注水。

进一步地，步骤S135配水器15判断目标油层的层位信息与其所在的油层的层位是否一致，还包括：

当目标油层的层位信息与其所在的油层的层位不一致时，配水器15关闭，以避免对其所在的油层进行注水。例如，配水器15所在的油层为第14层时，由于目标油层的层位信息为第15层，所以配水器15关闭其水嘴，以避免对第14层油层进行注水。

以上仅为本发明的几个实施例，本领域技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种分层注水系统的控制方法，其特征在于，其包括：

控制器控制调节部，以使第一流道内能产生第一流量波，并对所述第一流量波进行编码，且将控制指令加载于所述第一流量波上；

配水器接收所述第一流量波，并根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水，具体包括：

第二流量计接收所述第一流量波，且获取所述第一流量波内的所述控制指令；并将所述控制指令上传至所述配水器；

所述配水器获取所述控制指令内的目标油层的层位信息；

所述配水器判断所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位是否一致；

当所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位相一致时，所述配水器对所述目标油层进行注水；

当所述目标油层的层位信息与其所在的油层的层位不一致时，所述配水器关闭，以避免对其所在的油层进行注水；

所述分层注水系统包括：

发生器，所述发生器内设置有用于供流体通过的第一流道；所述第一流道的侧壁上设置有调节部，所述调节部用于调节所述流体的流量，以产生第一流量波并使所述第一流量波能通过所述流体传输；

控制器，所述控制器与所述调节部相连，所述控制器用于控制所述调节部，以能对所述第一流量波进行编码，并将控制指令加载于所述第一流量波上；

配水器，其设置于井筒内；所述配水器与所述第一流道相连通；所述配水器用于接收所述第一流量波，并能根据所述第一流量波内的所述控制指令判断是否进行注水。

2.根据权利要求1所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于，所述发生器为电动控制阀或者变频电控泵。

3.根据权利要求1所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于，还包括：水源，所述水源用于提供注入水，所述第一流道与所述水源相连通，以使所述注入水能通过所述配水器注入目标油层内，且使所述注入水能作为传输所述第一流量波的介质。

4.根据权利要求1所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于：所述配水器内设置有用于供流体通过的第二流道；所述第二流道的侧壁上设置有控制部，所述控制部用于控制所述流体的流量，以形成第二流量波并对所述第二流量波进行编码，以使反馈信息能加载于所述第二流量波上，且使所述第二流量波能通过所述流体传输。

5.根据权利要求4所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于：所述发生器与所述配水器之间设置有第一流量计，所述第一流量计与所述控制器相连，所述第一流量计用于接收所述第二流量波，并将所述第二流量波内的所述反馈信息上传至所述控制器。

6.根据权利要求1所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于：所述配水器上设置有第二流量计，所述第二流量计用于接收所述第一流量波，并将所述第一流量波内的控制指令上传至所述配水器，以使所述配水器能根据所述控制指令进行注水。

7.根据权利要求1所述的分层注水系统的控制方法，其特征在于：所述井筒为多个；所述发生器为多个，多个所述井筒与多个所述发生器相对应；每个所述发生器的所述第一流道与对应的所述井筒内的所述配水器相连通。

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