阅读说明：本技术 一种分层注水方法 (Layered water injection method ) 是由 王增林 刘晋伟 马珍福 孙金峰 郭慧 张卫卫 孙立柱 李永康 崔洪辰 袁杰 于 2019-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分层注水方法,涉及油田注水井的分层注入技术领域,通过利用中央监视与控制模块、井口无线信号收发模块、集中式井下无线信号收发模块、井下智能配注模块,四个模块实现地面对多口分层注水井生产数据的监控,并对多个层注入量进行控制,从而实现一种智能化的分层注水方法；通过采用从井口到井下的无线传输方式,利用电磁波、压力波等无线信号传输距离远、投入低、安全性高等优点,省略了大量的电缆,从而解决传统注水方式由于使用大量电缆而导致的在大斜度井及水平井上起下过程中电缆损坏,降低施工成功率的问题。(The invention discloses a layered water injection method, which relates to the technical field of layered injection of an oil field water injection well, and is characterized in that a central monitoring and control module, a wellhead wireless signal transceiver module, a centralized underground wireless signal transceiver module and an underground intelligent injection allocation module are utilized, four modules are utilized to realize the monitoring of production data of a plurality of layered water injection wells on the ground and control the injection quantity of a plurality of layers, so that an intelligent layered water injection method is realized; through adopting from the well head to the wireless transmission mode in the pit, utilize wireless signal transmission distance such as electromagnetic wave, pressure wave far away, drop into advantages such as low, the security height, saved a large amount of cables to solve traditional water injection mode and because use a large amount of cables and lead to play down in-process cable damage on highly deviated well and horizontal well, reduce the problem of construction success rate.)

一种分层注水方法

技术领域

本发明涉及油田注水井的分层注入技术领域，具体涉及一种分层注水方法。

背景技术

油田注水是利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施。油田在投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。

油田注水是一个动态变化的过程，为此需要定期对分注井进行测调，使注水井各层达到配注要求，现有注水形势下测调工作量大、难度大，制约了细分注水技术的推广应用。现有分注井测调主要采用三种方式，各有特点：（1）投捞水嘴式测调方法，将水嘴放置在注入芯子上，利用钢丝下入设备投捞芯子实现水量调节，存在测调精度低、效率低、成功率低、分层数少等不足；（2）测调一体式测调方法，将水嘴预置在测调一体化配水器上，利用钢丝电缆下入测调设备对注水状态进行实时检测并利用机械手旋转水嘴开度实现水量调节，测调精度高、效果较高、分层数多，但是大斜度井及水平井无法实现投捞测调；（3）有线传输智能完井式测调方法，将水嘴及测试传感器预置在智能配水器上，利用电缆进行电能供应、注水状态实时检测及注水量调节，由于大量使用电缆，该技术在大斜度井及水平井上存在起下过程中电缆损坏降低施工成功率的问题。

发明内容

本发明提供一种分层注水方法，目的是解决目前油田分层注水精度低、效率低、成功率低、分层数少，以及部分优化的分层注水方式无法应用于大斜度井及水平井的问题，以实现分注井高效测控的技术效果。

本发明的技术方案为：

根据本发明的一个方面，提供一种分层注水方法，包括：

中央监视与控制模块编制控制指令，并进行无线编码，形成地面控制无限信号；

所述中央监视与控制模块向井口无线信号收发模块发送地面控制无限信号；

所述井口无线信号收发模块接收所述地面控制无限信号，并将所述地面控制无限信号转换为控制井口向井下发送无线信号的控制编码，形成模拟信号；

所述井口无线信号收发模块将所述模拟信号发送至集中式井下无线信号收发模块；

所述集中式井下无线信号收发模块接收所述模拟信号，所述集中式井下无线信号收发模块对所述模拟信号进行降噪、放大解析，转换为数字控制指令；

所述集中式井下无线信号收发模块将生成的数字控制指令传输至井下智能配注模块；

所述井下智能配注模块接收所述数字控制指令，将数字控制指令发送至各层智能注入装置对各装置的注入量进行精细调节；

在各层智能注入装置对注入量进行精细调节之后，所述井下智能配注模块将生产检测数据传输至集中式井下无线信号收发模块上；

所述集中式井下无线信号收发模块接收所述生产检测数据，所述集中式井下无线信号收发模块对所述生产检测数据进行汇总，存储，并将所述生产检测数据定时转换为井下检测无线模拟信号；

所述集中式井下无线信号收发模块将生成的井下检测无线模拟信号传输至井口无线信号收发模块；

所述井口无线信号收发模块接收所述井下检测无线模拟信号，并将所述井下检测无线模拟信号进行滤波、放大，转换为数字信号；

所述井口无线信号收发模块将生成的数字信号传输至中央监视与控制模块；

所述中央监视与控制模块接收所述数字信号，并对所述数字信号进行解析，在所述中央监视与控制模块上显示井下检测结果，将数据进行存储。

具体的，所述井口无线信号收发模块产生的模拟信号为电磁波或压力波，该模拟信号沿着管柱或管柱内流体到达集中式井下无线信号收发模块。

具体的，所述集中式井下无线信号收发模块所转换的井下检测无线模拟信号为电磁波或压力波，该井下检测无线模拟信号在管柱或管柱内流体中传播至地面。

具体的，所述井口无线信号收发模块利用井口电源为其供电，所述井口电源通过太阳能发电装置或者电线为井口无线信号收发模块供电；

所述集中式井下无线信号收发模块和井下智能配注模块利用井下电源为其供电，所述井下电源采用蓄电电池或者井下发电装置，为集中式井下无线信号收发模块或井下智能配注模块供电。

本发明还提供了一种分层注水控制装置，包括:

中央监视与控制模块、井口无线信号收发模块、集中式井下无线信号收发模块、井下智能配注模块，其中：

所述中央监视与控制模块，在信号从地面向井下传递的过程中，用于向井口发送地面控制无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井口传来的地面检测无线信号；

所述井口无线信号收发模块，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述中央监视与控制模块传送来的地面控制无线信号，并产生相应的模拟信号发送给井下；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井下传来的检测无线模拟信号，并将该检测无线模拟信号转换为地面检测无线信号发送给中央监视与控制模块；

所述集中式井下无线信号收发模块，在信号从地面向井下传递的过程中,用于接收从所述井口无线信号收发模块传送来的模拟信号，并将其转换为数字控制指令发送给井下；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井下传来的生产检测数据，并将该数据转换为井下检测无线模拟信号，发送给所述井口无线信号收发模块；

所述井下智能配注模块，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述集中式井下无线信号收发模块传送来的控制指令，并将利用该指令对注入量进行精细调节；在信号从井下向地面传递的过程中，用于采集生产检测数据，并将数据传输到所述集中式井下无线信号收发模块上。

具体的，所述中央监视与控制模块包括数据显示与指令控制单元、数据编码与解析单元和室内地面无线收发单元，其中：

所述数据显示与指令控制单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于编制控制指令；在信号从井下向地面传递的过程中，用于显示井下检测结果，并将数据进行储存；

所述数据编码与解析单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将控制指令进行一次无线编码；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将所述室内地面无线收发单元接收到的数字信号进行解析；

所述室内地面无线收发单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收所述数据编码与解析单元生成的无线编码，并向所述井口无线信号收发模块发送地面控制无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述井口无线信号收发模块发送来的数字信号。

具体的，所述井口无线信号收发模块包括地面无线数据收发单元、地面-井下数据转换单元、井下数据控制与收发单元和井口电源，其中：

所述地面无线数据收发单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从中央监视与控制模块发来的无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述地面-井下数据转换单元发来的数字信号并发送给所述中央监视与控制模块；

所述地面-井下数据转换单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于通过所述地面无线数据收发单元接收到的无线信号，形成控制井口向井下发生无线信号的控制编码；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将所述数据控制与收发单元进行滤波、放大后的模拟信号转换为数字信号，并发送给所述地面无线数据收发单元；

所述井下数据控制与收发单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于通过所述地面-井下数据转换单元形成的控制编码产生相应的模拟信号，并发送给集中式井下无线信号收发模块；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述集中式井下无线信号收发模块发送来的井下检测无线模拟信号，并将模拟信号进行滤波、放大；

所述井口电源，用于为井口无线信号收发模块供电。

具体的，所述集中式井下无线信号收发模块包括井下数据接收与解码单元、数据编码与信号控制发送单元、数据存储及定时发送控制单元、对接智能注入装置接口单元和井下电源，其中：

所述井下数据接收与解码单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述井口无线信号收发模块发来的模拟信号，并将该模拟信号进行降噪、放大解析；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将数据转换为井下检测无线模拟信号，并发送给所述井口无线信号收发模块；

所述数据编码与信号控制发送单元，在信号从地面向井下传递的过程中,用于将降噪、放大解析后的模拟信号转换为数字控制指令；在信号从井下向地面传递的过程中，用于唤醒数据编码；

所述数据存储及定时发送控制单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将所述数据编码与信号控制发送单元转换的数字控制指令进行存储；在信号从井下向地面传递的过程中，用于汇总，存储所述对接智能注入装置接口单元传来的井下生产数据，并定时发送给所述数据编码与信号控制发送单元；

所述对接智能注入装置接口单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将控制指令利用发送到井下智能配注模块上；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述井下智能配注模块发来的井下生产数据，并将数据传输给所述数据存储及定时发送控制单元；

所述井下电源，用于为集中式井下无线信号收发模块或井下智能配注模块供电。

具体的，所述井下智能配注模块包括对接集中收发模块接口单元和智能注入装置，其中：

所述对接集中收发模块接口单元，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述集中式井下无线信号收发模块发来的控制指令，并发送给各所述智能注入装置；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述智能注入装置采集的井下生产数据，并将数据发送给所述集中式井下无线信号收发模块；

所述智能注入装置，用于对井中的多个层的水量进行调节，并采集井下的生产数据。

本发明法有益效果为：

第一，本发明利用中央监视与控制模块、井口无线信号收发模块、集中式井下无线信号收发模块、井下智能配注模块，四个模块实现地面对多口分层注水井生产数据的监控，并对多个层注入量进行控制，从而实现一种智能化的分层注水方法。

第二，本发明采用从井口到井下的无线传输方式，利用电磁波、压力波等无线信号传输距离远、投入低、安全性高等优点，省略了大量的电缆，从而解决传统注水方式由于使用大量电缆而导致的在大斜度井及水平井上起下过程中电缆损坏，降低施工成功率的问题。

第三，本发明利用井下与井口安装的相互对应的编码、控制、发送、接收、解码装置及配套的电源，实现井下到井口生产参数的传输及井口到井下的控制指令的传输，以及井下多层生产数据分布采集、集中存储，定时发送、打包发送，从而有效的增强油田注水的精度、效率及成功率。

第四，本发明采用层间有线传输和井下与地面无线传输两种载波混传方式实现数据双向传输，利用层间有线传输以减少信号的衰减，利用井下与地面无线传输以减少电缆损坏，从而可实现对于分注井生产参数与测调数据的远程测控。

附图说明

图1为本发明的系统构成图；

图2为本发明的检测数据上传流程图；

图3为本发明的控制指令下传流程图；

图中，10.中央监视与控制模块，101.数据显示与指令控制单元，102.数据编码与解析单元，103.室内地面无线收发单元，20.井口无线信号收发模块，201.地面无线数据收发单元，202.地面-井下数据转换单元，203.井下数据控制与收发单元，204.井口电源，30.集中式井下无线信号收发模块，301.井下数据接收与解码单元，302.数据编码与信号控制发送单元，303.数据存储及定时发送控制单元，304.对接智能注入装置接口单元，305.井下电源，40.井下智能配注模块，401.对接集中收发模块接口单元，402.智能注入装置。

具体实施方式

本发明实施例提供一种分层注水方法，目的是解决目前油田分层注水精度低、效率低、成功率低、分层数少，以及部分优化的分层注水方式无法应用于大斜度井及水平井的问题。

通过利用中央监视与控制模块10、井口无线信号收发模块20、集中式井下无线信号收发模块30、井下智能配注模块40，四个模块实现地面对多口分层注水井生产数据的监控，并对多个层注入量进行控制，从而实现一种智能化的分层注水方法。

通过采用从井口到井下的无线传输方式，利用电磁波、压力波等无线信号传输距离远、投入低、安全性高等优点，省略了大量的电缆，从而解决传统注水方式由于使用大量电缆而导致的在大斜度井及水平井上起下过程中电缆损坏，降低施工成功率的问题。

通过利用井下与井口安装的相互对应的编码、控制、发送、接收、解码装置及配套的电源，实现井下到井口生产参数的传输及井口到井下的控制指令的传输，以及井下多层生产数据分布采集、集中存储，定时发送、打包发送，从而有效的增强油田注水的精度、效率及成功率。

通过采用层间有线传输和井下与地面无线传输两种载波混传方式实现数据双向传输，利用层间有线传输以减少信号的衰减，利用井下与地面无线传输以减少电缆损坏，从而可实现对于分注井生产参数与测调数据的远程测控。

为了更好的理解本发明的技术方案，以下结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细叙述，可选地，本实施例可实现地面对多口分层注水井生产数据的监控，并对多个层注入量进行控制，从而实现一种智能化的分层注水方法。

其中：

步骤11，利用中央监视与控制模块10的数据显示与指令控制单元101编制控制指令。

步骤12，数据编码与解析单元102将控制指令进行一次无线编码后，利用室内地面无线收发单元103发送地面控制无线信号。

步骤13，信号被井口无线信号收发模块20的地面无线数据收发单元201接收后，通过地面-井下数据转换单元202形成控制井口向井下发送无线信号的控制编码。

步骤14，井下数据控制与收发单元203产生模拟信号并发送至集中式井下无线信号收发模块30。

步骤15，井下数据接收与解析单元301将接收到的模拟信号进行降噪、放大解析，并转换为数字控制指令，存储在数据存储及定时发送控制单元303中，并通过对接智能注入接口单元304将控制指令利用有线传输的方式发送到井下智能配注模块40上。

步骤16，对接集中收发模块接口单元401接收控制指令数据后利用有线的方式分别发送到各层的智能注入装置402上对注入量进行精细调节，工作人员利用中央监视与控制模块10控制多口水井的多个层的水量调节。

步骤17，在各层的智能注入装置402对注入量进行精细调节之后，各层智能注入装置402将生产检测数据通过对接集中收发模块接口单元401和对接智能注入装置接口单元304传输到集中式井下无线信号收发模块30上。

步骤18，各层检测数据在数据存储及定时发送控制单元303上汇总、存储并按照一定的规则定时唤醒井下数据编码与控制发送单元301，将数据定时转换为井下检测无线模拟信号，并传播至地面，被井下数据控制与收发单元203接收并进行滤波、放大并利用井下—地面数据转换单元203转换为数字信号，被地面无线数据收发单元201发送地面检测无线信号。

步骤19，室内地面无线收发单元103接收到信号后，利用数据编码与解析单元102解析，并在数据显示与指令控制单元101显示井下检测结果，将数据进行存储。

具体的，所述井下数据控制与收发单元203产生的模拟信号为电磁波或压力波，该模拟信号沿着管柱或管柱内流体到达集中式井下无线信号收发模块30。

具体的，所述井下数据编码与控制发送单元301所转换的井下检测无线模拟信号为电磁波或压力波，该井下检测无线模拟信号在管柱或管柱内流体中传播至地面。

具体的，所述井口无线信号收发模块20利用井口电源204为其供电，所述井口电源204通过太阳能发电装置或者电线为井口无线信号收发模块20供电。

所述集中式井下无线信号收发模块30和井下智能配注模块40利用井下电源305为其供电，所述井下电源305采用蓄电电池或者井下发电装置，为集中式井下无线信号收发模块30或井下智能配注模块40供电。

本发明实施例还提供了一种分层注水控制装置，如图1所示，所述分层注水控制装置包括中央监视与控制模块10、井口无线信号收发模块20、集中式井下无线信号收发模块30、井下智能配注模块40，其中：

所述中央监视与控制模块10，在信号从地面向井下传递的过程中，用于向井口发送地面控制无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井口传来的地面检测无线信号。

所述井口无线信号收发模块20，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述中央监视与控制模块10传送来的地面控制无线信号，并产生相应的模拟信号发送给井下；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井下传来的检测无线模拟信号，并将该检测无线模拟信号转换为地面检测无线信号发送给中央监视与控制模块10。

所述集中式井下无线信号收发模块30，在信号从地面向井下传递的过程中,用于接收从所述井口无线信号收发模块20传送来的模拟信号，并将其转换为数字控制指令发送给井下；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收从井下传来的生产检测数据，并将该数据转换为井下检测无线模拟信号，发送给所述井口无线信号收发模块20。

所述井下智能配注模块40，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述集中式井下无线信号收发模块30传送来的控制指令，并将利用该指令对注入量进行精细调节；在信号从井下向地面传递的过程中，用于采集生产检测数据，并将数据传输到所述集中式井下无线信号收发模块30上。

具体的，所述中央监视与控制模块10包括数据显示与指令控制单元101、数据编码与解析单元102和室内地面无线收发单元103，其中：

所述数据显示与指令控制单元101，在信号从地面向井下传递的过程中，用于编制控制指令；在信号从井下向地面传递的过程中，用于显示井下检测结果，并将数据进行储存。

所述数据编码与解析单元102，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将控制指令进行一次无线编码；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将所述室内地面无线收发单元103接收到的数字信号进行解析。

所述室内地面无线收发单元103，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收所述数据编码与解析单元102生成的无线编码，并向所述井口无线信号收发模块20发送地面控制无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述井口无线信号收发模块20发送来的数字信号。

具体的，所述井口无线信号收发模块20包括地面无线数据收发单元201、地面-井下数据转换单元202、井下数据控制与收发单元203和井口电源204，其中：

所述地面无线数据收发单元201，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从中央监视与控制模块10发来的无线信号；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述地面-井下数据转换单元202发来的数字信号并发送给所述中央监视与控制模块10。

所述地面-井下数据转换单元202，在信号从地面向井下传递的过程中，用于通过所述地面无线数据收发单元201接收到的无线信号，形成控制井口向井下发生无线信号的控制编码；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将所述数据控制与收发单元203进行滤波、放大后的模拟信号转换为数字信号，并发送给所述地面无线数据收发单元201。

所述井下数据控制与收发单元203，在信号从地面向井下传递的过程中，用于通过所述地面-井下数据转换单元202形成的控制编码产生相应的模拟信号，并发送给集中式井下无线信号收发模块30；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述集中式井下无线信号收发模块30发送来的井下检测无线模拟信号，并将模拟信号进行滤波、放大。

所述井口电源204，用于为井口无线信号收发模块20供电。

具体的，所述集中式井下无线信号收发模块30包括井下数据接收与解码单元301、数据编码与信号控制发送单元302、数据存储及定时发送控制单元303、对接智能注入装置接口单元304和井下电源305，其中：

所述井下数据接收与解码单元301，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述井口无线信号收发模块20发来的模拟信号，并将该模拟信号进行降噪、放大解析；在信号从井下向地面传递的过程中，用于将数据转换为井下检测无线模拟信号，并发送给所述井口无线信号收发模块20。

所述数据编码与信号控制发送单元302，在信号从地面向井下传递的过程中,用于将降噪、放大解析后的模拟信号转换为数字控制指令；在信号从井下向地面传递的过程中，用于唤醒数据编码。

所述数据存储及定时发送控制单元303，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将所述数据编码与信号控制发送单元302转换的数字控制指令进行存储；在信号从井下向地面传递的过程中，用于汇总，存储所述对接智能注入装置接口单元304传来的井下生产数据，并定时发送给所述数据编码与信号控制发送单元302。

所述对接智能注入装置接口单元304，在信号从地面向井下传递的过程中，用于将控制指令利用发送到井下智能配注模块40上；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述井下智能配注模块40发来的井下生产数据，并将数据传输给所述数据存储及定时发送控制单元303。

所述井下电源305，用于为集中式井下无线信号收发模块30或井下智能配注模块40供电。

具体的，所述井下智能配注模块40包括对接集中收发模块接口单元401和智能注入装置402，其中：

所述对接集中收发模块接口单元401，在信号从地面向井下传递的过程中，用于接收从所述集中式井下无线信号收发模块30发来的控制指令，并发送给各所述智能注入装置402；在信号从井下向地面传递的过程中，用于接收所述智能注入装置402采集的井下生产数据，并将数据发送给所述集中式井下无线信号收发模块30。

所述智能注入装置402，用于对井中的多个层的水量进行调节，并采集井下的生产数据。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以知晓如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完全，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。