阅读说明：本技术 注水井长期在线智能解堵系统 (Long-term online intelligent blockage removing system for water injection well ) 是由 孙林 黄波 易飞 杨万有 陈维余 刘春祥 黄利平 夏光 杨军伟 李旭光 熊培祺 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了注水井长期在线智能解堵系统,包括三通阀、酸化管线、控制阀、在线酸化撬和数据采集及控制终端。本发明用于注水井长期在线解堵作业,可实时诊断及实施注水井解堵,避免海上平台等偏远地区、狭小空间解堵作业的不及时性；大大简化解堵作业规模及大量节省作业空间,有利用于海上小空间平台和作业量繁多的井况作业；可进一步扩大解堵半径,并实现解堵作业的长效性；实现解堵作业的数据远程传输监测及物联控制,促进解堵作业的数字化、智能化、无人化。(The invention discloses a long-term online intelligent blockage removing system for a water injection well, which comprises a three-way valve, an acidification pipeline, a control valve, an online acidification pry and a data acquisition and control terminal. The invention is used for long-term on-line blockage removal operation of the water injection well, can diagnose and implement blockage removal of the water injection well in real time, and avoids untimely blockage removal operation in remote areas and narrow spaces such as offshore platforms; the scale of the blockage removal operation is greatly simplified, the operation space is greatly saved, and the device is favorable for offshore small-space platform and well operation with various operation amount; the blockage removing radius can be further enlarged, and the long-acting performance of blockage removing operation is realized; the data remote transmission monitoring and the internet of things control of the blockage removing operation are realized, and the digitization, the intellectualization and the unmanned performance of the blockage removing operation are promoted.)

注水井长期在线智能解堵系统

技术领域

本发明属于油田增产技术领域，具体涉及注水井长期在线智能解堵系统。

背景技术

注水井酸化解堵技术目前是我国各大油田主要增产技术手段之一，据统计，目前渤海油田每年实施注水井酸化解堵作业高达400井次以上，并实现降压增注优良效果。

但油田酸化解堵技术也出现一些技术问题，例如海上油田实施酸化解堵作业一般是出现严重伤害以后，且经过油藏诊断、海洋运输、现场调度安排等常规程序后，实施的实效性已大大折扣，且实施效果也不如伤害初期；部分偏远地区或者狭小空间，酸化解堵作业涉及大量的撬装或车辆设备，较难实施；重复酸化井次多，近井溶蚀及解堵能力有限，需要进一步扩大酸化半径；随着工业4.0的开展，施工井比例庞大的酸化解堵技术也面临技术升级考验。

现有的在线酸化解堵技术的出现，也解决了一些施工规模和空间规模的问题，现有技术主要包括CN204609856U“移动式注水井在线酸化装置”、CN106761616A“一种注水井在线注入酸化所用施工作业管汇”、CN106833577A“一种清防垢在线酸化多段塞施工方法”、CN107905767A“一种注水井清防垢在线酸化方法”、CN208203249U“一种便捷移动式在线酸化装置”和CN2209339922U“一种用于在线酸化工艺的设备”，“海上油田注水井单步法在线酸化技术”(刘平礼，张璐，潘亿勇等.海上油田注水井单步法在线酸化技术[J].西南石油大学学报(自然科学版)，2014，36(5)：148-154)、“活性酸注水井在线酸化工艺”(孙林，孟向丽，蒋林宏等.渤海油田注水井酸化低效对策研究[J].特种油气藏，2016，23(3)：144-147)。

但是上述技术主要仍然以短期在线为主，配套酸化设备或管线均要进行拆除或移动，同时涉及的酸液体系或为原体系类型，或为智能酸、活性酸，不具备长期在线酸化所需特性，随着注水的不断进行，储层伤害仍在不断加剧，短期在线酸化解堵技术只是一种具有特定适应范围、特定周期内实施的技术，并不适合像海上平台这种大液量长期注入、平台空间有限、海运周期长、平台作业任务繁重的场所，因此急需延长短期在线酸化的时间，提供一种长期在线酸化解堵系统，此外，目前在线酸化解堵技术基本不具备数据远程传输监测以及物联控制功能。

综上所述，目前国内缺少一种注水井长期在线智能解堵系统及其实施方法。

发明内容

本发明提供了一种注水井长期在线智能解堵系统，本发明实现注水流程中的解堵设备固定，实现解堵作业的实时性、小型化、长效化，并实现了数据远程传输监测及物联控制，是在现有在线酸化解堵专利技术上的升级，克服了现有酸化解堵技术及在线酸化解堵技术的不足，填补了目前国内外相关领域的空白。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

注水井长期在线智能解堵系统，包括三通阀、酸化管线、控制阀、在线酸化撬和数据采集及控制终端；

所述三通阀两端与注水流程管线相连，一端与酸化管线相连；

所述三通阀、控制阀和在线酸化撬通过酸化管线连接，所述三通阀上设置有第一压力传感器和第一流量传感器，在所述控制阀与在线酸化撬之间的酸化管线上设置有第二压力传感器和第二流量传感器；

所述在线酸化撬包括酸化泵、酸化罐、加药泵、在线监测及数据传输系统、加药控制系统，所述酸化泵、酸化罐、加药泵之间依次通过酸化管线连接，加药泵与药剂容器相连，所述酸化罐内设置有低液位传感器和高液位传感器，所述在线监测及数据传输系统与所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器相连，实现压力、流量数据的采集，并且与控制阀相连，实现对控制阀开启关闭的控制；所述加药控制系统与低液位传感器、高液位传感器相连，实现对液位信息的采集，并与加药泵相连，实现对加药过程的控制；

所述在线监测及数据传输系统与在线监测及数据传输系统、加药控制系统通过无线连接实现通讯和信息的交互，可在远程通过对在线监测及数据传输系统的操控实现：(1)对三通阀、酸化管线中压力、流量的实时监控，(2)对于控制阀开启关系的控制，(3)对于加药泵内液位信息的监控，(4)对于加药泵的控制；

在上述技术方案中，所述所述三通阀、酸化管线、控制阀、加药泵中与酸接触部分采用哈式合金材料。

在上述技术方案中，所述控制阀开启后为从酸化泵至注水流程管线方向的单流阀。

在上述技术方案中，所述酸化罐内部采用玻璃纤维增强塑料材料。

在上述技术方案中，所述三通阀、酸化管线、控制阀耐压不低于30MPa。

在上述技术方案中，所述酸化泵泵压不低于20MPa。

在上述技术方案中，加药泵吸液排量不低于150L/min。

在上述技术方案中，所述酸化罐容量为1～6m³。

在上述技术方案中，所述三通阀上和在线酸化撬前的酸化管线中的压力传感器测压最高范围不低于20MPa，测量精度至少为0.1MPa。

在上述技术方案中，所述三通阀上的流量传感器测流量最高范围不低于350L/min，测量精度至少为10L/min。

在上述技术方案中，所述在线酸化撬前的酸化管线中的流量传感器测流量最高范围不应低于4.2L/min，测量精度至少为0.01L。

在上述技术方案中，所述酸化罐中装有配套的解堵液，所述解堵液为单段塞药剂，可为表面活性剂、螯合剂、含氟缓速酸、缓蚀剂、防膨剂的组合。

注水井长期在线智能解堵系统的实施方法，按照下列步骤进行：

(1)在平台注水流程中通过加装三通阀，安装注水井长期在线智能解堵系统；

(2)通过三通阀中的压力传感器和流量传感器实时监测注水井的压力和排量，并通过数据采集及控制终端进行数据采集，工程师根据数据变化，决定是否启动在线酸化程序；

(3)启动在线酸化程序：数据采集及控制终端同时启动控制阀和酸化泵，并按照注水压力和注水排量的采集数据，调节酸化泵泵注排量。工程师根据采集数据变化决定是否关闭在线酸化程序；

(4)关闭在线酸化程序：数据采集及控制终端同时关闭控制阀和酸化泵；

(5)当酸化罐中解堵液至低液位传感器位置时，在线监测及数据传输系统和数据采集及控制终端发生报警，并自动关闭在线酸化程序；

(6)酸化罐加药：加药泵通过酸化管线与外部运输到位的桶装解堵液相连，通过加药控制系统启动加药泵，当酸化罐中解堵液至高液位传感器位置时，加药泵自动停泵。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和进步：

1、本发明用于注水井长期在线解堵作业，可实时诊断及实施注水井解堵，避免海上平台等偏远地区、狭小空间解堵作业的不及时性。

2、大大简化解堵作业规模及大量节省作业空间，有利用于海上小空间平台和作业量繁多的井况作业。

3、可进一步扩大解堵半径，并实现解堵作业的长效性。

4、实现解堵作业的数据远程传输监测及物联控制，促进解堵作业的数字化、智能化、无人化。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

其中，1为三通阀，2为酸化管线，3为控制阀，4为在线酸化撬，5为数据采集及控制终端，6为注水流程管线，7为第一压力传感器；8为第二压力传感器，9为第一流量传感器，10为第二流量传感器，11为酸化泵，12为酸化罐，13为加药泵，14为在线监测及数据传输系统；15为加药控制系统，16为低液位传感器，17为高液位传感器，18为数据线。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例

注水井长期在线智能解堵系统，包括三通阀1、酸化管线2、控制阀3、在线酸化撬4和数据采集及控制终端5。所述三通阀1两端与注水流程管线6相连，一端与酸化管线2相连，三通阀1、控制阀3和在线酸化撬4通过酸化管线2连接，所述三通阀1上和在线酸化撬前的酸化管线2中均连接有压力传感器7、8和流量传感器9、10，所述在线酸化撬4包括酸化泵11、酸化罐12、加药泵13、在线监测及数据传输系统14、加药控制系统15，所述酸化泵11、酸化罐12、加药泵13均通过酸化管线2连接，所述酸化罐12中还包含低液位传感器16、高液位传感器17，所述所有传感器、控制阀3及酸化泵11均通过数据线18与在线监测及数据传输系统14连接并采集数据，所述低液位传感器16、高液位传感器17的数据线18还通过并连方式与加药控制系统15连接并采集数据，加药泵13通过数据线18还与加药控制系统15连接，所述在线监测及数据传输系统14与数据采集及控制终端5通过无线传输方式交换数据。

所述三通阀1、酸化管线2、控制阀3、加药泵13中与酸接触部分均由哈式合金材料组成。所述控制阀3开启后为从酸化泵11至注水流程管线6方向的单流阀。所述酸化罐12内部采用玻璃纤维增强塑料材料，这些材料均具有较强耐酸性能。所述三通阀1、酸化管线2、控制阀3耐压不应低于30MPa，酸化泵11泵压不应低于20MPa，加药泵13吸液排量不应低于150L/min。所述酸化罐12适宜容量为1～6m³。

所述三通阀1上和在线酸化撬前的酸化管线2中的压力传感器7、8测压最高范围不应低于20MPa，测量精度至少为0.1MPa。所述三通阀1上的流量传感器9测流量最高范围不应低于350L/min，测量精度至少为10L/min。所述在线酸化撬前的酸化管线2中的流量传感器10测流量最高范围不应低于4.2L/min，测量精度至少为0.01L。

所述酸化罐12中装有配套的解堵液，解堵液需要为单段塞药剂，需要同时具备洗油、除垢、弱酸性、缓蚀、防膨功能，可为表面活性剂、螯合剂、含氟缓速酸、缓蚀剂、防膨剂的组合，需要根据目标区块储层特征和伤害情况、日注水量，进行动静态实验优选解堵液配方和确定日加量，其中实验时间不应少于酸化罐中全部解堵液的泵注时间。此外解堵液加量浓度(η)、日加量(V日注解堵液)、日注水量(V日注水)、解堵液量(V解堵液)、泵注时间(T)之间的关系为：

所述数据采集及控制终端5可实时采集各传感器数据，并控制控制阀3、酸化泵11的开启与关闭，并可以调整酸化泵11的泵注排量。所述加药控制系统15也可实时采集酸化罐液位传感器16、17数据，并控制加药泵13的开启与关闭，实现酸化罐12的加药。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现。

注水井长期在线智能解堵系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在平台注水流程中通过加装三通阀1，安装注水井长期在线智能解堵系统；

(2)通过三通阀1中的压力传感器7和流量传感器9实时监测注水井的压力和排量，并通过数据采集及控制终端5进行数据采集，工程师根据数据变化，决定是否启动在线酸化程序；

(3)启动在线酸化程序：数据采集及控制终端5同时启动控制阀3和酸化泵11，并按照注水压力和注水排量的采集数据，调节酸化泵11泵注排量。工程师根据采集数据变化决定是否关闭在线酸化程序；

(4)关闭在线酸化程序：数据采集及控制终端5同时关闭控制阀3和酸化泵11；

(5)当酸化罐12中解堵液至低液位传感器16位置时，在线监测及数据传输系统14和数据采集及控制终端5发生报警，并自动关闭在线酸化程序；

(6)酸化罐12加药：加药泵13通过酸化管线2与外部运输到位的桶装解堵液相连，通过加药控制系统15启动加药泵13，当酸化罐12中解堵液至高液位传感器17位置时，加药泵13自动停泵。

本发明可以提供注水井长期在线智能解堵系统，区别于传统平台作业酸化管线设置安装时，直接与位于作业甲板的清蜡阀门或油管阀门相连的方式，本发明中酸化管线通过三通阀连接安装在注水流程管线上，第一、通过注水流程可以稀释酸液，相对于原有方法，使酸化罐内的酸液浓度提高，此举可减小酸化罐的体积，更适于轻量化的设备配置；第二、由于注水流程管线常规设置于位于底部的生产甲板上，本发明中的在线酸化撬也可随之安装于生产甲板上，避免与作业甲板上的其他作业发生冲突；更为重要地，区别于传统解堵作业几小时、一两天的短期操作，本发明适用于注水井长期在线解堵作业，通过在线监测及数据传输系统，可实时诊断及实施注水井解堵，并且在适时实现补充加药；避免海上平台等偏远地区、狭小空间解堵作业的不及时性。大大简化解堵作业规模及大量节省作业空间，有利用于海上小空间平台和作业量繁多的井况作业。可进一步扩大解堵半径，并实现解堵作业的长效性。实现解堵作业的数据远程传输监测及物联控制，促进解堵作业的数字化、智能化、无人化。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。