注水井智能測調(diào)技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗_左立娜_圖文

1、 注水井智能測調(diào)技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗摘要目前油田使用的常規(guī)注水井測調(diào)技術(shù)工序繁瑣、測調(diào)效率低、控制精度低。為此開展了注水井智能自動測調(diào)技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗,研制了雙內(nèi)磁式智能測調(diào)儀,通過地面測試電纜將調(diào)測儀器下到井內(nèi)預(yù)定位置,并使之與井下活動式流量控制器對接,通過地面控制系統(tǒng)控制儀器中的驅(qū)動部分驅(qū)動流量控制器,改變流量大小,再通過雙流量探頭計量控制器上下流量,計算出目的層流量值,并最終調(diào)節(jié)到所需流量值;研制了正弦波形可調(diào)堵塞器,將開孔結(jié)構(gòu)置于閥芯,呈正弦波形,在堵塞器開度較小時仍可保持過水孔最小通徑較大,提高了過流通徑,不易造成堵塞;外壁設(shè)計為三孔過流通道,不受偏心配注孔影響;正弦波形閥芯采用螺紋

2、旋進(jìn)方式控制,水量呈線性關(guān)系變化,螺紋具有自鎖功能避免了水量漂移現(xiàn)象。同時完善配套了免攀爬自動絞升防噴系統(tǒng)、電纜抽頭及高效剪斷技術(shù)、測試電纜(鋼絲推進(jìn)器、活動式壓力、水量數(shù)據(jù)軟采集系統(tǒng),使注水井智能自動測調(diào)技術(shù)更符合現(xiàn)場應(yīng)用需要。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了注水井調(diào)配過程中的測試數(shù)據(jù)地面實(shí)時監(jiān)控,井下流量自動智能調(diào)節(jié),測試資料同步錄取及所有類型配水管柱的單一層段流量調(diào)測。注水井單井測調(diào)時間可縮短到1.5天,調(diào)測誤差控制在5%以內(nèi),經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞:注水井;智能測調(diào);雙內(nèi)磁測調(diào)儀;正弦波形可調(diào)堵塞器Research And Field Test Of Technology Of Inte

3、lligentControl And Measuring For Injection WellsABSTRACTNow, the technology of controlling and measuring for injection wells is trival、inefficient and low accuracy.So,we carried out research and field test of technology of intelligent control and measuring for injection wells.We developed the measur

4、ing instrument of double flowmeter. Ground test cable for measurement instruments to wells pre-position, and dockinged with underground activities flow controller. Through the ground control system control instruments of the drive part driven flow controller, changed the flow volume, after that, thr

5、ough the double flow probe measurement controller flow up and down, calculate purpose layer flow, finally,adjustment to the required flow value. We developed sinusoidal waveform adjustable blanking plug,which the hole is in the valve core and is the sine wave.It Can still maintain a minimum diameter

6、 of the water hole larger at the small opening of the blanking plug,and Improved over-circulation diameter, difficult to be blocked; The outer wall design for the three holes through circulation of road,it from the eccentric with injection hole impact; At the same time, complete set the system of do

7、n't climb them to be automatic ground up the bop、technology of cable tap and efficient cut、testing cable (steel thrusters、data soft collection system,make injection Wells intelligent automatic measurement technology more in line with the field application needs.This technique realized measuring

8、data real-time monitoring on the ground when the water injection well deploying,intelligent automatic regulation of the underground flow, test data synchronization admission,and all types with single-layer segment of the water column flow for measurement. Single well measured tone of injection wells

9、 time can be shortened to 1.5 days, for measurement error is controlled within 5%, after field application to obtain a better effect.Key words: injection wells intelligent control and measuring research field test創(chuàng)新點(diǎn)摘要本文主要研究的是注水井智能測調(diào)相關(guān)配套技術(shù),其創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.研制出了雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀,可進(jìn)行坐、吊兩種方式調(diào)測,可隨時觀察下部層位水量變化情況,且可進(jìn)行單層非集流

10、水量測試。2.研制出了正弦波形可調(diào)堵塞器,不易堵塞、過流量大且水嘴開度與過流量線性關(guān)系更好的新型單孔過水可調(diào)堵塞器。目錄學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明. I 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明. I 摘要. II ABSTRACT . III 創(chuàng)新點(diǎn)摘要. I V 前言. (1第1章注水井智能測調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理 (61.1配套系統(tǒng)組成 (61.2工藝原理 (71.3智能測調(diào)測試原理 (71.4井下控制系統(tǒng)原理 (71.5智能測調(diào)技術(shù)發(fā)展歷程 (7第2章雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀 (92.1雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀結(jié)構(gòu) (102.1.1電磁流量計 (112.1.2位置傳感器 (112.1.3調(diào)節(jié)臂 (112.1.4扶正臂 (122.1

11、.5其它 (122.2工作流程 (122.3測試原理 (142.4測調(diào)方式 (142.5技術(shù)指標(biāo) (162.6技術(shù)優(yōu)勢 (162.7應(yīng)用效果 (18第3章正弦波形可調(diào)堵塞器 (223.1結(jié)構(gòu)原理 (223.2水嘴量化及調(diào)節(jié) (243.3技術(shù)指標(biāo) (263.4應(yīng)用效果 (26第4章智能測調(diào)配套技術(shù) (274.1免攀爬自動絞升防噴系統(tǒng) (274.1.1結(jié)構(gòu)原理 (274.1.2技術(shù)指標(biāo) (284.1.3技術(shù)優(yōu)勢 (284.1.4應(yīng)用效果 (284.2電纜抽頭及高效剪斷技術(shù) (294.2.1結(jié)構(gòu)原理 (294.2.2技術(shù)指標(biāo) (304.2.3技術(shù)優(yōu)勢 (304.2.4應(yīng)用效果 (314.3測試電纜(

12、鋼絲推進(jìn)器 (314.3.1結(jié)構(gòu)原理 (314.3.2技術(shù)指標(biāo) (324.3.3技術(shù)優(yōu)勢 (32前言4.3.4應(yīng)用效果 (324.4活動式壓力、水量數(shù)據(jù)軟采集系統(tǒng) (324.4.1方案設(shè)計 (334.4.2結(jié)構(gòu)原理 (344.4.3技術(shù)指標(biāo) (364.4.4技術(shù)優(yōu)勢 (364.4.5應(yīng)用效果 (364.5高效防凍解凍裝置 (364.5.1結(jié)構(gòu)原理 (364.5.2技術(shù)指標(biāo) (374.5.3技術(shù)優(yōu)點(diǎn) (374.5.4現(xiàn)場應(yīng)用 (374.6測調(diào)車輛冬季防凍的改進(jìn) (38第5章注水井智能測調(diào)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用效果 (39結(jié)論 (40參考文獻(xiàn) (41致謝 (43東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文前言注水是保持

13、地層壓力、實(shí)現(xiàn)原油長期穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。由于地層的非均質(zhì)性,地層的吸水情況也不斷發(fā)生變化,因此需要根據(jù)地層吸水情況進(jìn)行適時調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)更好地有效注水,達(dá)到對油井的增油效果。注水井分層測試的目的在于了解和掌握地層各層段的注人量,為“注好水注夠水”和動態(tài)調(diào)水提供依據(jù)。隨著井下工藝的改進(jìn),不但井下流量測試儀器有了很大進(jìn)步,測試工藝也有了較大的發(fā)展。1.井下流量測試儀器近年來電子流量計的推廣、使用,使注水井的分層測試效率、測試資料的準(zhǔn)確性等都有很大提高。目前,在油田上用于注水井分層測試的電子流量計類型有很多種,生產(chǎn)廠家也比較多。但基本上分為兩大類:一類是集流式,另一類是非集流式,都是以電子元件為主體的流

14、量計。集流式是儀器坐封在工作筒內(nèi),油管中的水量要聚集在一起流經(jīng)流量計的過水孔進(jìn)行計量。非集流式是將流量計放置在管道中,水量不用聚集即可計量出流過儀器的液體流量。常用的電子流量計主要有浮子流量計、渦輪流量計、超聲波流量計、電磁流量計等。浮子流量計子流量計是以浮子在垂直錐形管內(nèi)隨著流量變化而升降,改變它們之間形成的流通環(huán)隙面積作流量測量的體積流量儀表。起源于18世紀(jì)中葉,19世紀(jì)末出現(xiàn)了利用這種原理的儀表,本世紀(jì)初即盛行歐洲,取名羅托計(Rotometer 。在美國、日本也有稱作變面積流量計或面積流量計,實(shí)際上本類儀表只是變面積流量計的一種,因占了變面積流量計的大部分,則習(xí)慣以變面積流量計稱之。因

15、其具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,壓損小且穩(wěn)定,可測低流速介質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn),一直廣泛用于氣體、液體的流量測量.和自動控制系統(tǒng)中1。浮子流量計的測量原理是:在一根垂直的錐形管內(nèi)裝有可上下浮動的轉(zhuǎn)子,當(dāng)流體自下而上流經(jīng)錐形管時,被轉(zhuǎn)子節(jié)流,在轉(zhuǎn)子的上下游之間產(chǎn)生壓差,轉(zhuǎn)子在此壓差下上升,當(dāng)壓差和轉(zhuǎn)子所受的重力、浮力以及粘性力三者的合力相等時,轉(zhuǎn)子處于平衡位置,讀取轉(zhuǎn)子的高度刻度就可以知道對應(yīng)的流量2。油田用的浮子流量計主要是106型浮子流量計。這是一種機(jī)械式流量計,由于被測流量與浮子彈簧形變是非線性函數(shù)關(guān)系,再加上受井下管柱變形、浮子砂卡等因素的影響,在使用中很難保持儀器標(biāo)定的測量精度,而且無法直接驗證注水

16、井管柱的漏失情況,且易出現(xiàn)時鐘停走、記錄卡片記錄圖線條不清晰和記錄卡片變黑等情況,造成測試成功率低?？偟膩碚f浮子流量計的測試資料質(zhì)量不高。所以目前已停止使用。渦輪流量計渦輪流量計是被工業(yè)界普遍采用的用于測量單相流動的速度式流量儀表3。它以動量守恒為基礎(chǔ),流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn)。渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化,最后從渦輪的轉(zhuǎn)速求出流量值4。它由傳感器和智能顯示儀兩部分組成,也可做成整體前言式。因為其具有精度高、重復(fù)性好、抗干擾能力強(qiáng)、測量范圍度寬、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),不僅被廣泛地應(yīng)用于源水和供水系統(tǒng)凈水流量的測量中,而且在石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體等測量對象中也獲得廣泛

17、應(yīng)用5。渦輪流量計的工作原理:在管道中心安放一個渦輪,兩端由軸承支撐,當(dāng)流體通過管道時,沖擊渦輪葉片,對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩,使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)6。在一定的流量范圍內(nèi),對一定的流體介質(zhì)粘度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。由此,流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到,從而可以計算得到通過管道的流體流量7。但是在油田實(shí)際應(yīng)用過程中,渦輪流量計存在卡、掉渦輪現(xiàn)象,成功率較低,因此目前較少應(yīng)用8。超聲波流量計超聲波注水井流量測試儀基于超聲波的傳播時間差法原理,采用單片機(jī)集成控制技術(shù),利用超聲波換能器交替發(fā)射、接收聲波信號,以克服超聲波在液體中的傳播速度受溫度、壓力、礦化度、雜質(zhì)等因素

18、對測試的影響9。該儀器較好地解決了注水井吸水剖面的測試問題,能定量解釋各層的吸水量,了解各層的吸水情況,為生產(chǎn)部門實(shí)施分層配注提供科學(xué)依據(jù)10。由于儀器沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件,不易出現(xiàn)機(jī)械故障,測試工藝可靠,成功率較高。該儀器還可用于檢測井下工具和油管的漏失情況,測試資料準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠。原理及結(jié)構(gòu):超聲波在流體中傳播速度受流體流速的影響,當(dāng)超聲波在兩個換能器間傳播時,順流時速度快、逆流時速度慢,故超聲波傳播時間差法就是檢測順流傳播和逆流傳播所用時間差,利用聲波在介質(zhì)中的傳播速度與換能器的距離求得流體的流速,進(jìn)而求出流量11。由于超聲波測試流量計克服了溫度、粘度、雜質(zhì)以及紊流對測試的影響,同時測試過

19、程中不改變水井正常工作制度和注水壓力,不影響正常生產(chǎn),簡單可靠、成功率高、測試資料準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠12,目前廣泛應(yīng)用于水井測試工作中,在個別井的測試中,流量計的測量結(jié)果誤差與實(shí)偏差較大,因此有必要對井下超聲波流量計的誤來源作進(jìn)一步研究13。電磁流量計近年來電子流量計的推廣、使用,使注水井的分層測試效率、測試資料的準(zhǔn)確性等都有很大提高。目前,在油田上用于注水井分層測試的電子流量計類型有很多種,生產(chǎn)廠家也比較多。但基本上分為兩大類:一類是集流式,另一類是非集流式,都是以電子元件為主體的流量計。集流式是儀器坐封在工作筒內(nèi),油管中的水量要聚集在一起流經(jīng)流量計的過水孔進(jìn)行計量。非集流式是將流量計放置在管

20、道中,水量不用聚集即可計量出流過儀器的液體流量。常用的電子流量計主要有浮子流量計、渦輪流量計、超聲波流量計、電磁流量計等。目前,油田注水井常規(guī)測試主要采用電磁流量計進(jìn)行測試。電磁流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理測出油、套管中液體的平均流速,經(jīng)換算求得體積流量。東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文它的測量結(jié)果不受被測液體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質(zhì)含量的影響,因此測量精度高。整套儀器由井下儀器和地面儀器組成,其中井下儀器是這項技術(shù)的核心部分。電磁流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理測出油、套管中液體的平均流速,經(jīng)換算求得體積流量。它的測量結(jié)果不受被測液體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質(zhì)含量的影響,因此測量精度高。整套儀

21、器由井下儀器和地面儀器組成,其中井下儀器是這項技術(shù)的核心部分14。地面儀器:地面儀器主要由便攜式計算機(jī)和數(shù)據(jù)回放線組成。計算機(jī)內(nèi)置windows 操作系統(tǒng),應(yīng)用程序控制測量數(shù)據(jù)的回放、存儲、處理及測井報告的生成15。數(shù)據(jù)回放線是實(shí)現(xiàn)井下儀器和計算機(jī)通訊的電纜,它的一端是雙芯插入塞,與井下儀器對接;另一端是9針插頭,與計算機(jī)聯(lián)接。井下儀器與計算機(jī)聯(lián)接好以后,在專用數(shù)據(jù)處理軟件的控制下實(shí)現(xiàn)井下儀器存儲數(shù)據(jù)的接收,畫出測試卡片,用人機(jī)對話的方式完成數(shù)據(jù)處理和測試成果輸出工作。井下儀器的原理與結(jié)構(gòu):井下儀器主要由電磁流量計、加重桿、扶正器、繩帽等部分組成,如圖所示。從圖可以看出,它的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊

22、。這也是它測試成功率高的一個重要原因。根據(jù)需要可以在電源密封件以上部位配接加重桿,以克服井口阻力使儀器下入井內(nèi)。井下儀器的流量傳感器主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、干擾調(diào)整裝置及若干引線組成。儀器分內(nèi)流式、外流式兩種結(jié)構(gòu),可滿足不同的測量需要16。這種儀器傳感器探頭內(nèi)沒有任何機(jī)械活動部件,所以它有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn):測量啟動值小,實(shí)測為;測試成功率高;測量精度高。因此目前油田注水井測試主要使用電磁流量計17。2、注水井分層測試方法以水驅(qū)油是目前國內(nèi)油田開采石油的主要模式。每一個單層注水的準(zhǔn)確度決定注水總量的準(zhǔn)確度,因而單層注水是注水工藝的主要內(nèi)容18。油田注水是從下而上、逐層調(diào)配的,這是因為當(dāng)

23、前注水井檢測流量的儀器是非集流式的。簡單的說,儀器放在偏一層(即最上一層檢測的是總水量,放在偏二層檢測的是偏二層以下所有層的注水量,以此類推,放在最下一層檢測的是一個單層的水量。一般說來,注水操作工要調(diào)配一口注水井必須從最下一層開始19。操作工按照最下一層的配水量,然后根據(jù)日積月累的工作經(jīng)驗,大約估算出所需水嘴的直徑,把相應(yīng)水嘴放人堵塞器內(nèi),連接堵塞器至投撈器頭部。由測試車上的纜繩帶動投撈器下放堵塞器至最后一層的橋式偏心配水器上,接著再把投撈器拉到井口。再下放測試儀器,檢測這一層的實(shí)際水量,緊接著把測試儀器拉到地面,看真實(shí)流量與要求水量的誤差,如果不達(dá)標(biāo),則不得不重復(fù)以上過程。最下一層調(diào)配結(jié)束

24、后,是相鄰的上一層,這樣由下而上,逐層上推直至最頂層(偏一層。這樣的注水工藝有下列弊端:其一,測試效率低。以大慶油田為例,平均單井測試調(diào)配需4天時間,致使測試隊伍龐大。其二,不能實(shí)現(xiàn)多層同步測調(diào),層間干擾嚴(yán)重。傳統(tǒng)工藝前言只能實(shí)現(xiàn)由下而上的逐層測試調(diào)配,不能實(shí)現(xiàn)各層同步統(tǒng)一測調(diào)。其中很多方法要靠長期積累的經(jīng)驗。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是:其中的一個單層已測試配置完畢,調(diào)配上一層時,剛調(diào)好的那個層卻產(chǎn)生了較大的偏差。究其原因,大部分是層間干擾所致20。隨著油田采出程度的提高,各采出層系間油、水關(guān)系更加復(fù)雜化,含水急劇上升,細(xì)分層注水即上升為注水工藝的主要矛盾。為此,開展研制智能自動測調(diào)技術(shù)研究及現(xiàn)場試驗,

25、使注水井單井測調(diào)時間控制在2天以內(nèi),提高測調(diào)效率。注水井智能自動測調(diào)技術(shù)同常規(guī)測試相比有著明顯的優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測調(diào)技術(shù)的信息、機(jī)電一體化,可提高近4倍工作效率。兩種技術(shù)對比情況見下表兩種測調(diào)技術(shù)對比表 1.操作程序簡化、控制更靈活常規(guī)測調(diào)方式通過地面鋼絲絞車攜帶投撈工具投拔偏心配水器中的堵塞器并更換其中的水嘴來實(shí)現(xiàn)各層段注水量的控制。而注水井智能測調(diào)技術(shù)只需下入儀器直接調(diào)整各層段流量。2.實(shí)現(xiàn)了井下實(shí)時監(jiān)控,測調(diào)過程直觀性良好該技術(shù)在測調(diào)過程中可通過地面控制系統(tǒng)直觀掌握井下狀態(tài),包括儀器自身工作狀態(tài)和井下環(huán)境狀況資料等。儀器自身工作狀態(tài)包括測調(diào)臂的彈開/收回、儀器對接、驅(qū)動頭的正傳反轉(zhuǎn)圈數(shù)等

26、,井下環(huán)境狀況資料包括壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)增加了吸水指示曲線,可更好地掌握地層動態(tài)變化。另外,測調(diào)分析及數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)得到了較大完善,測試成果輸出方式更加直觀。3.快捷性和精確性得到了極大提升東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文由于該技術(shù)不用來回投撈堵塞器,減少了儀器下井工作量,工作效率更高;采用連續(xù)可調(diào)流量控制器控制水量,水量控制精度更高。第1章 注水井智能測調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理第1章 注水井智能測調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)過電動偏心配水技術(shù),但由于該技術(shù)不成熟未得以應(yīng)用21。進(jìn)入80年代后期,隨著各油田采出程度的提高,各采出層系間油、水關(guān)系更加復(fù)雜化,含水急劇上升,細(xì)分層

27、注水即上升為注水工藝的主要矛盾22。要解決常規(guī)測調(diào)存在的反復(fù)投撈水嘴測試效率低等問題,只有采用智能測調(diào)技術(shù)。該技術(shù)配備雙滾筒測調(diào)車,在注水井當(dāng)前的壓力和溫度等環(huán)境條件下,實(shí)現(xiàn)堵塞器水嘴孔徑大小自動調(diào)節(jié),測試l 口井時間只用1.52.0d ,可提高工作效率,降低生產(chǎn)成本23。1.1配套系統(tǒng)組成智能測調(diào)技術(shù)綜合了機(jī)電一體化技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、精密機(jī)械傳動等技術(shù),由地面控制儀、井下測調(diào)儀、流量可調(diào)式堵塞器等組成。該技術(shù)應(yīng)用的井下測調(diào)儀主要采用電磁流量計24。筆記本電腦 地面絞車 地面控制箱 傳輸電纜 滑輪 井口 封隔器 偏心配水器可調(diào)流量控制器井下儀器 圖1.1 智能測調(diào)系統(tǒng)

28、組成示意圖東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文1.2工藝原理該技術(shù)的核心是利用機(jī)電一體化技術(shù),實(shí)時測量注水井井下各層的注水狀況,并根據(jù)各層的滲透性能,通過地面控制來調(diào)節(jié)各層的注入流量25。無級調(diào)配測試系統(tǒng)采用邊測邊調(diào)的方式進(jìn)行流量調(diào)配和測試。井下測調(diào)儀通過電纜下入井中至需要調(diào)配的層段定位并坐封,測調(diào)儀調(diào)節(jié)臂與可調(diào)節(jié)偏心注水堵塞器對接;同時地面監(jiān)視同步流量曲線,軟件根據(jù)實(shí)時監(jiān)測到的流量與予設(shè)配注量的偏差自動調(diào)整可調(diào)注水閥的水嘴大小,直到達(dá)到予設(shè)流量26。該層調(diào)配完成后,收起調(diào)節(jié)臂下放/上提至另一需要調(diào)配的層段進(jìn)行調(diào)配測試,直至所有層段調(diào)配完畢,而后根據(jù)層間矛盾的大小適當(dāng)調(diào)整井口壓力并對個別層段注入量

29、進(jìn)行微調(diào),完成全井各層段的調(diào)配。最后采用上提/下放方式注對全井調(diào)配結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一檢測27。1.3智能測調(diào)測試原理調(diào)節(jié)裝置工作時,首先由流量測量單元測試出經(jīng)過偏心配水器水嘴的實(shí)際流量值,并將其反饋給比較單元,比較單元將該層的實(shí)際流量值與預(yù)先設(shè)定的流量期望值進(jìn)行比較,同時將偏差傳送給運(yùn)算通訊單元;運(yùn)算通訊單元經(jīng)過運(yùn)算后,按照嚴(yán)格約定的軟、硬件通訊協(xié)議發(fā)送脈沖控制信號;調(diào)節(jié)控制器根據(jù)控制信號驅(qū)動和控制電機(jī);最后由傳動機(jī)構(gòu)帶動可調(diào)堵塞器里的閥心運(yùn)動,改變可調(diào)節(jié)堵塞器中水嘴孔徑的大小,達(dá)到調(diào)節(jié)和控制各分層流量大小的目的28。1.4井下控制系統(tǒng)原理井下控制系統(tǒng)主要有流量測控儀、調(diào)節(jié)控制器、萬向連軸器、可調(diào)節(jié)

30、堵塞器等6部分組成。水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與偏心配水器配合使用,長期放于井下。流量測控儀具有流量測試的功能;可調(diào)節(jié)堵塞器內(nèi)有用于調(diào)節(jié)閥口尺寸的螺旋傳動機(jī)構(gòu);萬向連軸器與可調(diào)節(jié)堵塞器在井下對接,并將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力矩傳給可調(diào)節(jié)堵塞器內(nèi)的螺旋傳動機(jī)構(gòu)。通過流量測控儀測試實(shí)際配水量,與希望達(dá)到的配水量進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果設(shè)定流量調(diào)節(jié)的期望值和工作時間。再由萬向連軸器將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳給可調(diào)節(jié)堵塞器內(nèi)的螺旋傳動機(jī)構(gòu),使閥心產(chǎn)生軸向移動,改變閥口的尺寸,進(jìn)而改變流量29。1.5智能測調(diào)技術(shù)發(fā)展歷程2002年華北石油采油研究院研制了一種電動調(diào)配測試技術(shù),該技術(shù)主要是由井下測試調(diào)節(jié)儀、可調(diào)閥、投撈工具三部分組成?，F(xiàn)場應(yīng)

31、用15井次,投撈器投撈可調(diào)閥成第1章注水井智能測調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理功率100%。該技術(shù)通過可調(diào)閥的傳動桿控制注水量的大小30。2003年起大慶油田、中原油田、遼河油田、吉林油田陸續(xù)開始研制并應(yīng)用此項技術(shù),各油田應(yīng)用的技術(shù)名稱有測調(diào)聯(lián)動技術(shù)、測調(diào)一體化技術(shù)等,測試工藝原理大致相同,只是各自在測調(diào)儀器及配套工具上有所改進(jìn)31。以大慶油田為例,最初應(yīng)用智能測調(diào)技術(shù)時,采用單內(nèi)磁流量計測調(diào)儀及雙腎型水嘴。單流量計在應(yīng)用時無法及時觀測下一層水量的變化情況,測調(diào)反復(fù)工作量大32。雙腎型水嘴經(jīng)常出現(xiàn)堵塞及破碎等問題。相關(guān)的配套技術(shù)也不盡完善。近年來通過對智能測調(diào)技術(shù)不斷完善與應(yīng)用,研制了雙內(nèi)磁流量計、單孔

32、過水可調(diào)堵塞器,完善了地面提升設(shè)備,測調(diào)技術(shù)水井測調(diào)效率得到顯著提高。但是雙內(nèi)磁流量計由于過水孔較小,無法準(zhǔn)確測量水量,存在數(shù)據(jù)飄移的問題,而單孔過水堵塞器的水量讀取依舊不是很直觀。因此今后有必要對此項技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步完善,實(shí)現(xiàn)測試流量直觀可視,測試資料準(zhǔn)確無誤,大幅度、高質(zhì)量地提高測調(diào)效率。東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文第2章 雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀 常規(guī)測調(diào)儀器無法進(jìn)行單層段水量測試及核對全井水量,仍采用遞減測試?yán)塾嬚`差較大。同時,常規(guī)測調(diào)儀器外徑44mm ,與偏心主體通孔(內(nèi)徑46mm 間隙較小,在現(xiàn)場使用中由于管柱結(jié)垢等原因,雜質(zhì)極易堵塞這個1mm 環(huán)空間隙,造成儀器流量計中心流速變化較大,

33、出現(xiàn)測試流量數(shù)據(jù)漂移,測試資料準(zhǔn)確性差。如圖2.1、2.2所示。工作方式為偏心內(nèi)“坐測、坐調(diào)”,對接工作量大、遇阻卡幾率高。測試時在偏心工作筒內(nèi)對流場影響較大,不是真實(shí)注水狀態(tài),層間干擾大,穩(wěn)定性差。偏心主體剖面 儀器外壁環(huán)空 儀器過流部分剖面 儀器中心過流通道圖2.1 常規(guī)測調(diào)儀器節(jié)流影響示意圖圖2.2 常規(guī)測調(diào)儀器雜質(zhì)影響示意圖第2章雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀為此,開展了可實(shí)現(xiàn)“坐調(diào)、吊測”的雙內(nèi)磁式多功能測調(diào)儀的研制。雙內(nèi)磁式多功能測調(diào)儀在儀器上下兩端分別裝有內(nèi)磁式流量計,可以實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)吊測水量。管柱內(nèi)吊測時,兩流量計同時取值,數(shù)值相互校正,檢配方式與常規(guī)測試相同。調(diào)節(jié)過程中可直接進(jìn)行單層測試,也

34、可進(jìn)行遞減測試。實(shí)現(xiàn)“吊測、坐調(diào)”的多功能技術(shù),可減少一半以上的對接坐封工作量,減少測試遇阻卡幾率。另外,雙內(nèi)磁式多功能測調(diào)儀最大外徑42mm,截流部位直徑已縮小到39mm,可有效地減少截流,提高測試資料的準(zhǔn)確性。2.1雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀結(jié)構(gòu)雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀由電纜接頭、上流量計、電機(jī)部分、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電路控制部分、下流量計等六部分組成。工作時可根據(jù)中央控制機(jī)構(gòu)指令對目的層可調(diào)堵塞器進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié),并能將調(diào)節(jié)結(jié)果實(shí)時傳送到地面。 1-鋼鎧電纜 2-過載保護(hù)電纜頭 3-過載控制 4-導(dǎo)線過度活接頭1 5-上置電磁流量計 6-導(dǎo)線過度活接頭 7-調(diào)節(jié)電機(jī) 8-角度傳感器 9-調(diào)節(jié)臂狀態(tài)傳感器(檢驗彈開還是

35、收攏 10-對接傳感器(檢驗儀器是否坐封 11-傳動軸12-扶正臂 13-調(diào)節(jié)臂 14-萬向傳動軸15-對接調(diào)整頭 16-壓力進(jìn)口 17-壓力溫度傳感器 18-線路板 19-導(dǎo)向板扭簧 20-導(dǎo)向板 21-下置電磁流量計22-加重桿圖2.3 雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀結(jié)構(gòu)簡圖東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文2.1.1電磁流量計雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀采用內(nèi)磁式電磁感應(yīng)原理測量流量,流量計上、下兩端各置一個電磁式流量計。坐測和調(diào)節(jié)時,儀器穿過偏心配水器居中與管柱中心,上流量計在偏心配水器上部油管內(nèi),下流量計在偏心配水器下部油管內(nèi),流量計在油管內(nèi)測量流量,避免了偏心內(nèi)測量受截流和雜質(zhì)對水量的影響。同時,上下流量計測

36、量到流量取差值,即為當(dāng)前層位的單層流量,上、下雙流量計設(shè)計實(shí)現(xiàn)了各種偏心管柱的單層流量測試。2.1.2位置傳感器雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀增加了角度傳感器,測量電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度,即可測量堵塞器調(diào)節(jié)通徑變量;彈開(收攏傳感器反饋調(diào)節(jié)臂彈開或收攏狀態(tài),直觀了解調(diào)節(jié)臂井下工作情況,便于進(jìn)行正確、有效的調(diào)配工作;對接傳感器,用來檢測調(diào)節(jié)臂是否與可調(diào)堵塞器正確對接,便于調(diào)配工作的正常進(jìn)行。2.1.3調(diào)節(jié)臂常規(guī)智能測調(diào)儀器調(diào)節(jié)臂采用拉線式彈開收回方式,彈開或收回時間需要40秒左右,工作效率較低,拉線易出現(xiàn)斷損造成儀器無法使用,且調(diào)節(jié)臂收回槽內(nèi)易堆積雜質(zhì)造成無法彈開或收回。雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀電機(jī)與調(diào)整頭之間無間隙有效傳遞,

37、保證了可調(diào)堵塞器連續(xù)可調(diào)。利用凸輪支點(diǎn)機(jī)構(gòu)使得調(diào)節(jié)臂彈開或收攏,彈開或收回時間約為15秒左右,收放快速有效。調(diào)節(jié)臂收回槽設(shè)計了多個雜質(zhì)漏孔,防止了雜質(zhì)堆積,確保了彈開或收回動作靈活。 圖2.4 改進(jìn)前儀器調(diào)節(jié)臂結(jié)構(gòu)示意圖第2章雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀 圖2.5 改進(jìn)后儀器調(diào)節(jié)臂結(jié)構(gòu)示意圖2.1.4扶正臂雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀在調(diào)節(jié)臂和導(dǎo)向板位置設(shè)計了兩個扶正臂,與調(diào)節(jié)臂和導(dǎo)向板成對使用,保證雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀在油管任意位置都能扶正居中測量中心流速,實(shí)現(xiàn)任意目標(biāo)位置的管內(nèi)流量測試。2.1.5其它雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀采用整根隱蔽線路貫穿儀器各部位,確保采集信號不受干擾?；顒硬考墓潭ú捎秒p卡簧固定銷結(jié)構(gòu),增強(qiáng)新型井下

38、測調(diào)儀的安全性。外壁通過滾花處理,防止投送、起出防噴管打滑。增加了高強(qiáng)度流量計外套防止流量計損壞。2.2工作流程雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀通過電纜接頭連接電纜,電纜給儀器供電及傳輸信號。電路由上流量計至電機(jī)、傳感器、線路板、下流量計。電纜連接通電后電機(jī)可根據(jù)指令進(jìn)行旋轉(zhuǎn),通過傳動軸和萬向傳動軸輸出動力,實(shí)現(xiàn)彈開、收回、正傳及反轉(zhuǎn)等動作;上、下流量計、壓力、溫度傳感器采集信號傳到便攜機(jī)實(shí)時顯示數(shù)據(jù)。測調(diào)控制線路會根據(jù)傳感器的信號和供電的極性來決定井下儀器的動作(儀器收放、流量測量還是調(diào)節(jié)。地面儀器發(fā)出流量、壓力、溫度測量相應(yīng)的通訊信號,單片機(jī)部分根據(jù)通訊信號相應(yīng)的通道,來測量并把信號傳到地面。 圖2.6

39、雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀工作流程圖與常規(guī)智能測調(diào)技術(shù)對比,雙內(nèi)磁智能測調(diào)技術(shù)的操作更加科學(xué)及人性化,兩種測試方式的操作界面如圖2.7、圖2.8. 圖2.7 常規(guī)智能測調(diào)技術(shù)操作界面 圖2.8 雙內(nèi)磁智能測調(diào)技術(shù)操作界面1314 2.3測試原理雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀的流量計采用內(nèi)磁式感應(yīng)器(圖 2.9內(nèi)磁流量感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖,其原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。即當(dāng)導(dǎo)電液體通過電磁流量計時,導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其感應(yīng)電動勢與導(dǎo)電液體流速、磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體寬度成正比。該感應(yīng)電動勢由流量計管壁上的一對電極檢測到,通過運(yùn)算就可以得到流量。(21D D V B K Q += (公式2.1 Q 流量,m 3/s ; K

40、儀器參數(shù); B 磁感應(yīng)強(qiáng)度,T ; V 流速,m/s ; D 1儀器內(nèi)徑,mm;D 2油管內(nèi)徑與儀器外徑差值,mm 。2.4測調(diào)方式“坐測”:雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀下井,下過預(yù)定偏心配水器位置后,地面發(fā)布彈開調(diào) 節(jié)臂命令,上提雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀至預(yù)定偏心配水器儀器與其上一級偏心配水器間后,圖2.9 雙內(nèi)磁流量感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖 15此時彈開的調(diào)節(jié)臂,下放雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀至預(yù)定偏心配水器儀器內(nèi)與可調(diào)堵塞器對接,地面顯示對接成功后點(diǎn)擊差值流量測試,此時流量測試結(jié)果為上、下流量計測量結(jié)果之差,為預(yù)定偏心配水器層位的單層流量。也可單獨(dú)選定上流量計或下流量計進(jìn)行臨層的水量監(jiān)測。同時雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀增加了負(fù)流量傳感

41、器,在坐測過程中可驗證地層倒灌流量,對解決層間干擾起到一定作用。 “吊測”:雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀下井到達(dá)預(yù)定測試位置后,地面發(fā)布彈開調(diào)節(jié)臂命令,儀器在調(diào)節(jié)臂、導(dǎo)向板與扶正臂的作用下居中于管柱中心,使內(nèi)磁式電磁流量計處于中心流速位置,確保測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)水量吊測功能,可驗證全井水量和管柱漏失情況,使我們更加準(zhǔn)確地掌握井下狀況?！白{(diào)”:雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀下井,到達(dá)預(yù)定位置后,地面發(fā)布彈開調(diào)節(jié)臂命令,彈開后下放雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀至預(yù)定偏心配水器儀器內(nèi),此時彈開的調(diào)節(jié)臂與可調(diào)堵塞器對接,地面顯示對接成功。此時地面可對電機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行動作,指令分為自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)兩種。點(diǎn)擊“連調(diào)”系統(tǒng)自動根據(jù)流

42、量測量值與設(shè)定值間的差異選擇正調(diào)或反調(diào),調(diào)解時流量數(shù)據(jù)實(shí)時反映,當(dāng)達(dá)到設(shè)定值后調(diào)節(jié)完畢。手動調(diào)節(jié)首先設(shè)定調(diào)節(jié)時間,再選擇調(diào)節(jié)方向開始調(diào)節(jié),達(dá)到設(shè)定時間后停止調(diào)節(jié)。雙內(nèi)磁常規(guī)測試儀2.10 常規(guī)智能測調(diào)儀測調(diào)方式示意圖 2.5技術(shù)指標(biāo)最大外徑: 42mm 儀器長度: 2200mm 流量范圍:5 400 m 3/d 流量精度:±3.0 % 壓力范圍: 040MPa 壓力精度: ±0.2 % 電機(jī)轉(zhuǎn)速: 1.5r/min 額定轉(zhuǎn)矩: 8N·m 工作溫度: 085雙內(nèi)磁測調(diào)儀2.11 雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀測調(diào)方式示意圖 定性。(3將加重部分、電纜接頭部分與流量計有機(jī)結(jié)合,有效

43、控制了儀器長度;(4雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀,增加了多個傳感器,實(shí)現(xiàn)了儀器狀態(tài)的精確判斷和反向流量測試功能;測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、動作穩(wěn)定可靠、故障率較低。(4雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀測調(diào)過程中可通過地面控制系統(tǒng)直觀掌握井下狀態(tài),包括儀器自身工作狀態(tài)和井下環(huán)境狀況資料等。儀器自身工作狀態(tài)包括測調(diào)臂的彈開/收回、儀器對接、驅(qū)動頭的正傳反轉(zhuǎn)圈數(shù)等,井下環(huán)境狀況資料包括壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)增加了吸水指示曲線,可更好地掌握地層動態(tài)變化。(5測調(diào)分析及數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)得到了較大完善,測試成果輸出方式更加友好、直觀。(6有效解決層間干擾影響層間干擾是多層非均質(zhì)砂巖油田開發(fā)過程中普遍存在的問題,主要是在同一水動力條件下,某個層

44、段流量變化,引起系統(tǒng)壓力變化,造成其他層段流量發(fā)生變化。這種過程往往是相互和反復(fù)的。雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀分別在儀器兩端各設(shè)置了1個內(nèi)磁式電磁流量探頭,測調(diào)過程中如果下層流量發(fā)生變化時(因?qū)娱g干擾或出現(xiàn)異?？稍诘孛婵刂葡到y(tǒng)中及時監(jiān)測到,同時通過上下流量不直接作差可獲得當(dāng)前層段流量(圖2.12某井實(shí)測流量曲線圖,而不受下層流量影響,即實(shí)現(xiàn)了任何情況下的單層流量值。上流量下流量差值圖 2.12 某井實(shí)測流量曲由于注水井雙流量高效分層測調(diào)技術(shù)在井下測調(diào)過程中,可根據(jù)需要對各層段進(jìn)行隨意反復(fù)調(diào)整。及時修正測調(diào)過程中因?qū)娱g干擾造成的水量變化,縮短調(diào)整時間和穩(wěn)定17第2章雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀時間。統(tǒng)計2009年在杏

45、南施工的層間干擾嚴(yán)重95口井測試數(shù)據(jù),平均單井穩(wěn)定時間只有1.3天,而常規(guī)測調(diào)技術(shù)平均單井穩(wěn)定時間3.2天,提前1.9天達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2.7應(yīng)用效果雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀及配套工藝技術(shù)的研制應(yīng)用,使智能測調(diào)技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善,有效提高了分層注水井的測調(diào)效率;成功解決了管內(nèi)吊測問題,實(shí)現(xiàn)了所有類型偏心管柱的單層測試;實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的精確測量、流量方向的直接判斷,提高了測試精度;有效減少了測試儀器阻卡和水嘴頻繁堵塞等問題。目前雙內(nèi)磁式多功能測調(diào)儀正在進(jìn)行現(xiàn)場試驗,試驗過程中未出現(xiàn)阻卡現(xiàn)象;“吊測”功能減小了對流場的影響,層間干擾問題得到了明顯改善,測調(diào)速度得到進(jìn)一步提升。雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀已經(jīng)在我廠各

46、種類型的偏心配水管柱上,已應(yīng)用雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀832井次。儀器在起下過程中未出現(xiàn)阻卡現(xiàn)象,通過性較好。上下雙流量計計量準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)了各種管柱的單層流量測試,同時實(shí)現(xiàn)了管柱內(nèi)流量吊測。在調(diào)節(jié)過程中可顯示上、下流量,直觀層間流量變化,使水量調(diào)節(jié)更加簡便,測試結(jié)果實(shí)時連續(xù)記錄流量壓力曲線。在應(yīng)用雙流量計智能測調(diào)井中,任意選取了10口井進(jìn)行了儀器準(zhǔn)確性驗證(表2-1,上下流量符合誤差率最大僅為3.4%,與常規(guī)電磁流量計誤差率僅為3.6%,結(jié)果顯示儀器測調(diào)精度進(jìn)一步提高;并與常規(guī)測調(diào)技術(shù)相比,在層段數(shù)增加的情況下,測調(diào)效率顯著提高。表2-1 雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀測試井情況統(tǒng)計表 18東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)

47、位論文 我們對應(yīng)用雙流量智能測調(diào)技術(shù)53口井情況進(jìn)行統(tǒng)計,平均單井測調(diào)層段數(shù)為4.1個,單井測調(diào)時間2.5天,同班組情況下對比,在測調(diào)層段數(shù)增加的情況下測調(diào)效率明顯提高。19第2章雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀20表2-2 同班測調(diào)效率對比情況(采油一礦測試隊測試1、2、3班項目井?dāng)?shù)(口平均層段數(shù)(個平均單井注入水量(m3平均單井注入壓力(MPa平均單井測調(diào)時間(d常規(guī)測調(diào)90 3.5 62 11.8 5.1單流量測調(diào)68 3.9 74 11.9 2.5雙流量測調(diào)53 4.1 75 11.1 1.7例如X9-1-138井雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀測試結(jié)果可看出,雙內(nèi)磁智能測調(diào)儀測測調(diào)過程直觀性更好,測試曲線連續(xù)記錄,

48、快捷性和精確性得到了極大提升。與常規(guī)測試曲線相同,滿足油田開發(fā)工作要求,有利于測試資料的有序銜接 X9-1-138井常規(guī)法測試卡片圖2.13 X9-1-138井常規(guī)測試卡片X9-1-138井單流量智能測調(diào)測試卡片圖2.14 X9-1-138井單流量智能測調(diào)測試卡片東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 圖2.15 X9-1-138井雙流量智能測調(diào)測試卡片X9-1-138井雙流量智能測調(diào)測試卡片21第3章 正弦波形可調(diào)堵塞器 22 第3章 正弦波形可調(diào)堵塞器采油五廠注水井管柱結(jié)垢問題較為突出,注水井智能自動測調(diào)技術(shù)自開始現(xiàn)場試驗一直存在易堵塞問題,對測調(diào)工作影響較大,原來注水應(yīng)用的雙腎形水嘴為雙孔過水

49、,采用動靜片配合,通過調(diào)節(jié)交叉的過流面積控制水量大小。使用中主要發(fā)現(xiàn)三個問題:一是水嘴易結(jié)垢造成堵塞,二是水嘴大小不易調(diào)節(jié),三是沒有水嘴鎖定裝置。由于水流的沖擊,水嘴過流面積改變,注水量發(fā)生變化。3.1結(jié)構(gòu)原理針對雙腎形水嘴存在的問題,我們對可調(diào)堵塞器的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改進(jìn),改動靜片平面控制為動靜片空間控制,增加了設(shè)計空間;改雙孔過水為單孔過水,減少堵塞幾率;采用側(cè)向開口控制方式,減少調(diào)節(jié)控制阻力,同時將水嘴不動部分采用偏心結(jié)構(gòu),增加了開孔方向厚度,提高了水嘴強(qiáng)度。圖3.1 常規(guī)可調(diào)堵塞器結(jié)構(gòu)圖1.投撈頭、2.端蓋、3.彈簧、4.水嘴上體、5.凸輪、6.銷釘、7.連套、8.調(diào)節(jié)桿、9.水嘴下體、1

50、0.閥芯、11.閥套、12.密封圈、13.阻尼片、14.過濾網(wǎng)圖3.2 單孔可調(diào)堵塞器結(jié)構(gòu)圖常規(guī)單孔可調(diào)堵塞器較大程度地解決了智能自動測調(diào)過程中堵塞器堵塞現(xiàn)象,但對于注入量較低、結(jié)垢較嚴(yán)重的井仍存在堵塞現(xiàn)象。分析原因,主要是由于單孔可調(diào)堵塞器開度小于2.0時,開孔形狀為月牙形扁長孔,雜質(zhì)垢片通過性較差發(fā)生堵塞。為此,我們進(jìn)一步完善單孔可調(diào)堵塞器,研制了水滴形可調(diào)堵塞器。我們將單孔的開孔形狀進(jìn)行優(yōu)化,由平鍵形優(yōu)化為水滴形,使過水孔較小時過水通道仍能保持圓形,有效地進(jìn)一步解決堵塞問題。 1.投撈頭、2.端蓋、3.彈簧、4.水嘴上體、5.凸輪、6.銷釘、7.連套、8.調(diào)節(jié)桿、9.水嘴下體、10.閥芯

51、、11.閥套、12.密封圈、13.阻尼片、14.過濾網(wǎng) 正弦波形可調(diào)堵塞器將開孔結(jié)構(gòu)置于閥芯,呈正弦波形,在堵塞器開度較小時仍可保持過水孔最小通徑較大,提高了過流通徑,不易造成堵塞;外壁設(shè)計為三孔過流通道,不受偏心配注孔影響;正弦波形閥芯采用螺紋旋進(jìn)方式控制,水量呈線性關(guān)系變化,螺紋具有自鎖功能避免了水量漂移現(xiàn)象。對對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,與測調(diào)儀結(jié)合更好。根據(jù)正弦波形可調(diào)堵塞器水嘴開度與等效水嘴線性關(guān)系較好的特點(diǎn),建立了堵塞器閥芯行程與等效直徑水嘴大小關(guān)系,并在堵塞器出水孔位置標(biāo)上刻度,實(shí)現(xiàn)了水嘴“量化”。 圖3.4 正弦波形可調(diào)堵塞器結(jié)構(gòu)圖圖3.3 水滴形單孔可調(diào)堵塞器結(jié)構(gòu)圖 配套正弦波形可調(diào)

52、堵塞器,可最大限度地減小堵水嘴現(xiàn)象;另一方面堵塞器的控制水嘴位移行程與水嘴泄流面積之間的線性關(guān)系更好,提高了可調(diào)堵塞器的控制精度。我們在正弦波形可調(diào)堵塞器不同開度下進(jìn)行了不同壓差的水量數(shù)據(jù)測試,根據(jù)試驗獲得的數(shù)據(jù),進(jìn)行曲線擬合,繪制出堵塞器位移對應(yīng)的壓力和水量圖板。在測試過程中,操作人員可利用當(dāng)前井的注入壓差和注入水量,依據(jù)該圖板獲得堵塞器的合理開度,便于水量調(diào)節(jié)。該圖板為現(xiàn)場調(diào)配提供依據(jù),提高了現(xiàn)場測調(diào)效率。3.2水嘴量化及調(diào)節(jié)由于水嘴閥芯軸向的行程變化與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度之間存在明確的對應(yīng)關(guān)系,因此,我們在測調(diào)儀驅(qū)動頭位置增加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳感器,再將測量到的驅(qū)動頭轉(zhuǎn)數(shù)傳回地面控制系統(tǒng),系統(tǒng)就能

53、獲得調(diào)測過程中閥芯行程變化量。這樣只需獲得測調(diào)時閥芯初始位置,就能實(shí)時得到井下水嘴的變化情況,水嘴的“可視”問題就得到了解決。地面就能圖3.6 當(dāng)量直徑和水嘴開度關(guān)系曲線圖 3.5正弦波形水嘴結(jié)構(gòu)獲得井下等效水嘴的數(shù)據(jù),再由地面控制系統(tǒng)將閥芯行程折算成等效水嘴大小反映到報表中,這樣測試報表數(shù)據(jù)就與常規(guī)測試一樣。 有了以上這些基礎(chǔ),我們設(shè)計了一套水嘴調(diào)節(jié)法控制程序,工藝流程為堵塞器下井前先調(diào)整好一個刻度,然后投送到配水器中。在地面控制系統(tǒng)中輸入水嘴初始值,下儀器到配水器并進(jìn)行對接,根據(jù)測量到的壓力、水量數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,看目前水嘴是否合適,若不合適根據(jù)測試經(jīng)驗認(rèn)為輸入一個需要的水嘴數(shù)據(jù),系統(tǒng)會自動將

54、水嘴大小調(diào)節(jié)到設(shè)定值,然后再測試水量,直到獲得滿意的結(jié)果。這種方法符合測試工人的操作習(xí)慣,方便測調(diào),提高工作效率,且能為開發(fā)提供注水潛力信息。其過程如下圖所示: 獲得圖3.8 水嘴調(diào)節(jié)法工藝流程圖圖3.7 堵塞器位移對應(yīng)的壓力和水量圖板3.3技術(shù)指標(biāo)(1長度:200mm;(2當(dāng)量直徑:0-10mm;(3調(diào)節(jié)扭矩:2.5Nm;(4工作壓力:30MPa。3.4應(yīng)用效果目前,正弦波形可調(diào)堵塞器已經(jīng)在五廠24個測試班組推廣應(yīng)用,現(xiàn)場已應(yīng)用測調(diào)847井次,減少了測試過程中堵水嘴現(xiàn)象的發(fā)生;且該堵塞器調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定性高,方便了一線測試工人操作,提高了測調(diào)效率,具有較好的社會效益。第4章智能測調(diào)配套技術(shù)盡管

55、注水井智能測調(diào)主體技術(shù)已經(jīng)完善,但在實(shí)際測試過程中,相關(guān)配套措施存在一些問題,因此對智能測調(diào)配套技術(shù)進(jìn)行了研究。4.1免攀爬自動絞升防噴系統(tǒng)注水井測試過程中,操作工要頻繁爬防噴管取送儀器,勞動強(qiáng)度大,且存在較大安全隱患,為此研制了免攀爬自動絞升防噴系統(tǒng),該系統(tǒng)由支撐底座、絞升插件、防噴管及其他附件組成。4.1.1結(jié)構(gòu)原理水井高壓測試免攀爬防噴裝置結(jié)構(gòu)如圖4.1。該裝置安裝在注水井測試閥上,主要包括防噴管、絞升部分、組合底座和支撐部分,通過絞升部分的旋轉(zhuǎn)帶動防噴管立放,應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行多角度步進(jìn)鎖定。絞升部分使用行星輪系作為傳動機(jī)構(gòu),傳動比為1: 9,可有效減輕工人的勞動強(qiáng)度;組合底座及支撐部分采用分體式結(jié)構(gòu),用插接方式進(jìn)行連接,每部分重量低于30Kg,操作者可在地面方便地完成安裝防噴管和取放儀器,避免了上下攀爬帶來的安全隱患,提高了操作安全性。 1.防噴管2.絞升部分3.支撐部分4.組合底座圖4.1水井高壓測試免攀爬防噴裝置 4.1.2技術(shù)指標(biāo)(1承重:200kg;(2承受壓力:15MPa ;(3單件重量:15kg;(4抗拉強(qiáng)度:300kg 。4.1.3技術(shù)優(yōu)勢一是采用