CN103195399B - 单压双阀电控合采管柱及调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采油油田领域中，在单泵合采井中对于叠合区两套物理性能差异及跨距都较大的油层所采用的单压双阀电控合采管柱及调控方法。该管柱包括地面控制***、传输电缆及井下调控***，所述的井下调控***为依次连接的传压抽油泵、过电缆油管锚、调控阀一、过电缆封隔器及调控阀二；调控阀一及调控阀二通过传输电缆与地面控制***连接；其调控方法主要通过地面控制***向井下调控***发出指令，调节调控阀一的开度，控制上层进入油管内的进液量，从而降低上层的进液压力，以降低其对下层的层间干扰，充分放大下层的生产压差，并通过地面控制***实时调整各层压力、产量等参数，找到压力平衡点，实现两油层合采连续稳定生产的目的。

Description

单压双阀电控合采管柱及调控方法

技术领域

本发明涉及采油油田领域中，在单泵合采井中对于叠合区两套物理性能差异及跨距都较大的油层所采用的单压双阀电控合采管柱及调控方法。

背景技术

 在对两套物性差异和跨距较大的油层合采时，现有技术中，一是采用单泵分抽管柱，利用丢手管柱封隔两套油层，泵挂位于下部油层顶界以上，采用插接的方法实现生产管柱与丢手管柱合二为一实现同抽合采的形式；二是双进液分抽泵，利用封隔器隔开上、下两套油层，实心连杆连接上、下两泵柱塞，下层产液由下级抽油泵抽汲，上层产液经侧壁凡尔进入上级泵泵筒，与下层产液混合后举升到井口，实现一套动力***按比例同步抽油的形式。如果应用光管笼统合采两油层，由于上层压力大，下层压力小，且两层间跨距大，上层压力加上两层间静液柱压力就会对下层造成严重的层间干扰，使得下层被“压死”不出液；若单采下层又由于其压力低、产液量下降较快，不能连续生产，为生产管理维护带来较大难度，从而增加生产成本，而且不能对各层产液实时分控、不能计量分层产量及含水量，下层由于封隔器将下层隔开无法实测压力。

发明内容

为了消除合采时的层间干扰，并能实时监测产液量及压力，本发明提供一种单压双阀电控合采管柱及调控方法。应用该管柱可以分别控制各层进液压力，放大下层生产压差，消除层间干扰，在电控合采时可实现各油层产液连续可控可调，各层压力、产量、含水实时可测。

本发明技术方案：一种单压双阀电控合采管柱，包括地面控制***、传输电缆及井下调控***，所述的井下调控***为依次连接的传压抽油泵、过电缆油管锚、调控阀一、过电缆封隔器及调控阀二；调控阀一及调控阀二通过传输电缆与地面控制***连接。

作为优选，上述的调控阀二包括阀体及阀门调控***，所述的阀体包括电路板护罩、电机护罩及阀套，所述的电路板护罩与所述的阀套连接，阀套的侧壁上带有相通的轴向桥式通道及径向的侧进液孔，所述的侧进液孔内置有传感器及传感器背帽，桥式通道的上端与油管相通；所述阀套的中心孔内固定电机护罩、阀座及与其连接的阀座背帽，所述的电机护罩内置有依次连接的减速电机、丝杠螺母机构及阀芯，阀芯的下端与阀座的内孔配合；所述调控阀二上阀套的下端嵌有与电缆连接的电缆连接装置；所述的阀门调控***置于上述的电路板护罩内，通过电机驱动模块LM298与电机护罩内的减速电机连接，通过MAX485芯片接口经传输电缆与上述的地面控制***电连接。

上述单压双阀电控合采管柱的调控方法包括以下步骤：

第一步：合采管柱下井后，先关闭调控阀一，调节调控阀二开度100%，获得下层单采时产量、含水和压力，后调节调控阀一开度100%，关闭调控阀二，获得上层单采时产量、含水和压力；

第二步：再将调控阀一控制到较小的开度，开度根据不同井上层的压力和产液量确定，调控阀二开度为100%，地面实时监测上层产量、含水、分层压力；

第三步：根据实时监测的分层压力和第一步获得的下层单采时的压力，分析两层间的压力干扰情况，调节调控阀一开度，若各调控阀调整到合采瞬间上层压力高于其单采时压力，说明下层对上层产生干扰，放大开度；若各调控阀调整到合采瞬间下层压力高于其单采时压力，说明上层对下层产生干扰，减小开度，找到两层压力平衡点，达到无层间干扰合采；

第四步：由于合采时上层压力不断上升，下层压力不断下降，根据其变化实时调节调控阀一的开度，当下层压力下降到无法调控时，即调控阀一的开度1%时两层压力接近或下层压力略高于上层压力，关闭调控阀二，调节调控阀一的开度为100%，单采上层，降低上层压力，恢复下层压力，当压力恢复到正常值时，重复第一步开始合采。

本发明的有益效果：上述方案中，在地面控制***的监测下，控制井下调控***中的两阀门调控***，通过分别调整两调控阀的开度控制各油层进液压力，随各层压力变化可实时调节分层调控阀开度，放大下层生产压差，实现两油层产液连续可控可调，找到压力平衡点，并及时消除层间干扰，实现下部油层产液有效举升，实时可测各层压力、产量等参数。

附图说明

 图1为本发明的合采管柱中各构件连接示意图；

图2为图1中调控阀二的结构示意图；

图3为阀门调控***和地面控制***模块连接示意图。

图中 1-电路板护罩，2-电机护罩，3-阀芯，4-阀套，5-传感器背帽，6-压力传感器，7-胶墩，8-密封压帽，9-钢球，10-压杆螺丝，11-阀座背帽，12-阀座,13-桥式通道，14-侧进液孔，15-过液孔,16-气压平衡孔，17-地面控制***，18-传输电缆，19-传压抽油泵，20-过电缆油管锚，21-调控阀一，22-过电缆封隔器，23-调控阀二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图3所示，该单压双阀电控合采管柱包括地面控制***17、传输电缆18及井下调控***，所述的井下调控***为依次螺纹连接的传压抽油泵19、过电缆油管锚20、调控阀一21、过电缆封隔器22及调控阀二23；上述的调控阀一21及调控阀二23通过传输电缆18与地面控制***17连接。

在井下，过电缆封隔器22卡在下部油层顶界，上部连接调控阀一21，下部连接调控阀二22，其中调控阀一21为单压侧进液调控阀，调控阀二22为单压下进液调控阀，调控阀一21的上部依次连接过电缆油管锚20及传压抽油泵19。

上述的传输电缆18为四芯钢管电缆，穿过油管锚与调控阀一21连接，穿过封隔器与调控阀二23连接，可电源和信号共缆传输，如图1所示。

上述的调控阀一21为2011.12.19日申请的名称为：多孔同心一体式连续定量配产器，申请号201120532854.6，授权公告号：CN202348248U, 授权公告日为2012.07.25。

作为优选，上述的调控阀二23为单压下进液调控阀，包括阀体及阀门调控***，所述的阀体包括电路板护罩1、电机护罩2及阀套4，所述的电路板护罩1与所述的阀套4螺纹连接，阀套4的侧壁上带有轴向桥式通道13及径向的侧进液孔14，所述的侧进液孔14内置有传感器6及传感器背帽5，轴向桥式通道13与径向的侧进液孔14相通，桥式通道13的上端与油管相通；所述阀套4的中心孔内螺纹固定电机护罩2、带有通孔的阀座12及与其连接的阀座背帽11，所述的电机护罩2内置有减速电机、丝杠螺母机构及阀芯3，减速电机、丝杠螺母机构及阀芯3依次连接，阀芯3的下端可与阀座12的内孔配合，关闭或打开阀套4上的过液孔15，此外，阀芯3上还带有气压平衡孔16；所述的井下调控***置于上述的电路板护罩1内，通过电机驱动模块LM298与电机护罩2内的减速电机连接，通过MAX485芯片接口与所述的地面控制***电连接；所述阀套4的下端嵌有电缆连接装置，由胶墩7，密封压帽8，钢球9，压杆螺丝10组成，用于连接电缆，所示的密封压帽8嵌入阀套4下面端的侧壁孔内，密封压帽8的内端嵌入胶墩7，外端嵌入压杆螺丝10，密封压帽8内孔与压杆螺丝10间置有钢球，压杆螺丝10的中心孔内穿入传输电缆18，上述调控阀二23的具体结构如图2所示；所述的阀门调控***置于上述的电路板护罩1内，通过电机驱动模块LM298与电机护罩2内的减速电机连接，通过MAX485芯片接口经传输电缆18与上述的地面控制***17电连接。

该调控阀二因其采用下进液方式，可将进液口加深至下层中部，解决下层动液面下降快，不够抽吸的问题，并可实时连续监测下层压力，在下层压力下降快不够抽吸时可关闭调控阀恢复该层压力，同时通过侧进液孔内的传感器，可求取上层各项动态参数。

调控阀二的具体调控过程如下：地面控制***通过控制键盘将调节命令通过MAX485接口传输到中的阀门调控***的芯片STC12C5410AD内，解码后对发出调节命令，由电机驱动模块ML298驱动减速电机正反转，减速后驱动丝杠螺母机构，丝杠螺母机构上的推杆带动阀芯3动作，与阀座12的通孔配合，关闭或打开下层进液通道的进液孔15，实现其开度的连续定量调节。阀门调控***通过检测电机堵转电流来判断阀门是否完全关闭或打开：当阀门完全打开或关紧时，电机发生堵转，流过电机的电流迅速增大，超过某一阈值后检测电路将一高电平送至阀门调控***中的芯片STC12C5410AD内，***检测到该电平后便认为阀门已经完全关闭或打开，于是将减速电机关闭，并向地面控制***报告。这时，地面控制***与芯片STC89C51RC连接的显示板上对应各层开关状态的指示灯就会变亮。同时安装在侧进液孔14的压力传感器6可实时监测上层产液压力，并将监测信号实时传输到地面，通过显示板回放读取，如图3所示。

上述单压双阀电控合采管柱主要适合两油层物物理性能差异较大，层间压差和跨距较大，且高压高产层位于上部，下层由于发育差产液量低的两套层系分控合采。具体调控方法包括以下步骤：

第一步：合采管柱下井后，先关闭调控阀一，调节调控阀二开度100%，获得下层单采时产量、含水和压力，后调节调控阀一开度100%，关闭调控阀二，获得上层单采时产量、含水和压力。

第二步：再将调控阀一控制到较小的开度，开度根据不同井上层的压力和产液量确定，调控阀二开度为100%，地面实时监测上层产量、含水、分层压力。

第三步：根据实时监测的分层压力和第一步获得的下层单采时的压力，分析两层间的压力干扰情况，调节调控阀一开度，若各调控阀调整到合采瞬间上层压力高于其单采时压力，说明下层对上层产生干扰，放大开度；若各调控阀调整到合采瞬间下层压力高于其单采时压力，说明上层对下层产生干扰，减小开度，找到两层压力平衡点，达到无层间干扰合采。

第四步：由于合采时上层压力不断上升，下层压力不断下降，根据其变化实时调节调控阀一的开度，当下层压力下降到无法调控时，即调控阀一的开度1%时两层压力接近或下层压力略高于上层压力，关闭调控阀二，调节调控阀一的开度为100%，单采上层，降低上层压力，恢复下层压力，当压力恢复到正常值时，重复第一步开始合采。

该电控合采管柱中的调控阀二与调控阀一配合，通过分别调整两调控阀的开度控制各油层进液压力，随各层压力变化可实时调节分层调控阀开度，放大下层生产压差，通过地面监控***实时调整各层压力、产量、含水等参数，并找到压力平衡点，消除层间干扰，实现两油层合采连续稳定生产的目的。

Claims (2)

1.一种单压双阀电控合采管柱，包括地面控制***（17）、传输电缆（18）及井下调控***，其特征在于：所述的井下调控***为依次连接的传压抽油泵（19）、过电缆油管锚（20）、调控阀一（21）、过电缆封隔器（22）及调控阀二（23）；调控阀一（21）及调控阀二（23）通过传输电缆（18）与地面控制***（17）连接；

上述的调控阀二（23）包括阀体及阀门调控***，所述的阀体包括电路板护罩（1）、电机护罩（2）及阀套（4），所述的电路板护罩（1）与所述的阀套（4）连接，阀套（4）的侧壁上带有相通的轴向桥式通道（13）及径向的侧进液孔（14），所述的侧进液孔（14）内置有传感器（6）及传感器背帽（5），桥式通道（13）的上端与油管相通；所述阀套（4）的中心孔内固定电机护罩（2）、阀座（12）及与其连接的阀座背帽（11），所述的电机护罩（2）内置有依次连接的减速电机、丝杠螺母机构及阀芯（3），阀芯（3）的下端与阀座（12）的内孔配合；所述调控阀二（23）上阀套（4）的下端嵌有与传输电缆连接的电缆连接装置；所述的阀门调控***置于上述的电路板护罩（1）内，通过电机驱动模块LM298与电机护罩（2）内的减速电机连接，通过MAX485芯片接口经传输电缆（18）与上述的地面控制***（17）电连接。

2.权利要求1所述的单压双阀电控合采管柱的调控方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：合采管柱下井后，先关闭调控阀一，调节调控阀二开度100%，获得下层单采时产量、含水和压力，后调节调控阀一开度100%，关闭调控阀二，获得上层单采时产量、含水和压力参数；

第二步：再将调控阀一控制到较小的开度，开度根据不同井上层的压力和产液量确定，调控阀二开度为100%，地面实时监测上层产量、含水、分层压力；

第三步：根据实时监测的分层压力和第一步获得的下层单采时的压力，分析两层间的压力干扰情况，调节调控阀一开度，若各调控阀调整到合采瞬间上层压力高于其单采时压力，说明下层对上层产生干扰，放大开度；若各调控阀调整到合采瞬间下层压力高于其单采时压力，说明上层对下层产生干扰，减小开度，找到两层压力平衡点，达到无层间干扰合采；

第四步：由于合采时上层压力不断上升，下层压力不断下降，根据其变化实时调节调控阀一的开度，当下层压力下降到无法调控时，即调控阀一的开度1%时两层压力接近或下层压力略高于上层压力，关闭调控阀二，调节调控阀一的开度为100%，单采上层，降低上层压力，恢复下层压力，当压力恢复到正常值时，重复第一步开始合采。