注水井多层分注分布式通信的分层注水方法技术

本发明专利技术涉及一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，地面控制系统包括井口控制主站和智能调水阀，井口控制主站通过GPRS天线与测调中心进行双向通信，测调中心将命令发送给井口控制主站，井口控制主站对发往井下的命令进行编码，编码后控制智能调水阀实现流量的高低变化产生对应的下行流量波；各井下配水器子站同时激活、接收下行流量波并解码后，控制各层水嘴分别按主站的命令同时进行注水；各井下配水器子站上传数据时，先进行编码，然后通过控制该层水嘴实现流量的高低变化形成相应的上行流量波，井口控制主站接收到上行流量波后，解码后获得所需的数据并发送给测调中心。该方法可实现井下各层同时进行注水调整，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
注水井多层分注分布式通信的分层注水方法
本专利技术涉及石油天然气领域的分层注水井，尤其涉及一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，属于分层注水

技术介绍
分层注水是通过封隔器的封隔和配水器的水嘴控制来实施注水，使高中低渗地层都发挥注水作用，从而实现调整油田层间矛盾提高注水波及系数的一项工艺措施。目前石油工程领域常用的配水方法主要有投捞式的传统配水、边测边调配水和较为先进的/长效无线压力/流量波测调配水方法。长效无线流量波测调配水系统的井下每层对应一个智能配水器（内部设有测量、执行及通信机构），其上下用封隔器封隔；地面设有井口配水控制站（具有地面数据采集，下达配水调整命令给每层配水器，接受井下每层配水器发来的数据信息功能），多个井下配水器与井口配水控制站双向通信实现配水控制及监测，油田众多井口配水控制站组网实现全网水井配水调配及监控。测调中心通过井口配水控制站向井下某层配水器下达配水调整命令，该层配水器收到配水调整命令后，向井口配水控制站反馈签收，签收不成功则测调中心重新下达该层的配水调整命令，直至其确认签收；上一层配水调整命令确认签收后，测调中心再下达下一层的配水调整命令，如此各层依次执行配水调整命令。井口配水控制站与井下各层对应的配水器之间的通信耗时过长，每层配水调整命令的下达需要耗时10～20分钟，调配时间太长，影响了时效性。此外，由于井下配水器实时上传的数据较多，井下配水器上传数据的通信编码耗时也较多，使得每层数据上传需要耗时45分钟左右。尤其对于渗透性低、吸水性不好的油层，井下配水器的动作对压力影响小，使得信号的传播、检测和数据的解析难度增大，大大延长了测试时间，不能适应生产需求。公开号为CN107503720A公开了一种利用流量波调控分层注水的装置及方法，采用两套编码方法。地面装置的编码包括层位号和数据命令，编码规则是在规定时间间隔内控制流量的跳变次数，根据跳变次数的不同传递不同指令。井下配水器的编码采取起始位、数据段、结束位相组合，其中数据段的每一位数据都占据10个编码时间间隔N，若某一间隔变为高，则这一间隔的次序代表这一位的数值。不计起始位和结束位，假设传递数据为2位十进制数“46”，则通信所需消耗的时间为20N，目前的实际应用，井下向地面返回数据所消耗的时间比较长，对于三千米的井深，上传一层数据大约需要45分钟；流量波呈现低→高→低→高→低，水嘴需要动作四次，动作能耗比较大，且水嘴使用寿命短，井下电池电量损耗大。一旦井下电池的电量衰减到一定程度，则必须起井更换电池，数千米的管柱需要逐节从井口起出，新电池安装后，管柱需要逐节重新下井，每次起下井需要耗费几天时间，维护和人工工作量很大，且容易出现意外故障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，设立井口控制主站与井下各智能配水器进行分组通信，以广播方式发送命令，实现井下各层同时进行注水调整，提高生产效率。为解决以上技术问题，本专利技术的一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，注水管柱上安装有与各注水层相对应的智能配水器，各注水层之间通过封隔器相互分隔，在井口安装地面控制系统，所述地面控制系统包括井口控制主站和智能调水阀，井下各智能配水器分别作为井下配水器子站；井口控制主站通过GPRS天线与测调中心进行双向通信，测调中心将命令发送给井口控制主站，井口控制主站对发往井下的命令进行编码，编码后控制智能调水阀实现流量的高低变化产生对应的下行流量波；各井下配水器子站同时激活、接收下行流量波并解码后，控制各层水嘴分别按主站的命令同时进行注水；各井下配水器子站上传数据时，先进行编码，然后通过控制该层水嘴实现流量的高低变化形成相应的上行流量波，井口控制主站接收到上行流量波后，解码后获得所需的数据并发送给测调中心。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：基于地面无线通信网络，测调中心可实时或定时对各井口控制主站无线发送测调命令，各井口控制主站获得的井下各层数据信息可无线发送给测调中心。各井口控制主站以广播方式将井下各层的配水调整命令一次性发送下井，该配水调整命令随下行流量波到达井下后，各井下配水器子站各自接收、解码，并分别调整各自水嘴的开度，实现各层同时进行注水调整。各层的注水调整省去了等待上一层接收命令并向测调中心反馈签收的时间，将发送命令的双向通信变为了单向通信，减少了双向通信次数，提高了生产效率。作为本专利技术的改进，下行流量波的编码由“井下激活码+子站ID码+命令类型码+下传数据+主站校验码”组成；其中命令类型码为0或1，命令类型码0后面的下传数据为“配水调整”，命令类型码1后面的下传数据为“配置及命令”。“井下激活码”到达井下后，各井下配水器子站同时被激活，通过“子站ID码”辨别接收各层的命令。当命令类型码为0时，表明该层接收的是“配水调整”数据，“配水调整”数据包括水嘴开度及某开度下持续的时长等，该井下配水器子站据此调整水嘴的开度。当命令类型码为1时，表明该层接收的是“配置及命令”数据，例如命令定时或立刻上传数据，上传全信息、中信息或必要信息，关闭水嘴等。作为本专利技术的进一步改进，上行流量波的编码由“子站ID码+上传数据+子站校验码”组成，其中上传数据根据下行流量波的“配置及命令”分为全信息、中信息或必要信息，全信息包括压力、温度和流量数据，中信息包括压力和流量数据，必要信息包括压差数据。“子站ID码”表明该子站的身份，上传数据为全信息、中信息或必要信息中的一种，根据“配置及命令”规定的种类而定；井口控制主站根据必要信息的压差数据可以计算出对应的流量。处于较后位地址的子站检测到前位地址子站上传数据结束码后，开始上传本位子站的数据，实现按命令顺序及种类上传数据。作为本专利技术的进一步改进，各井下配水器子站按“配置及命令”定时或命令实时上传数据；井口控制主站按“配置及命令”定时接受并暂存数据或命令实时接受数据，并转发测调中心。实际应用中，多数情况下为定时上传数据，例如选择夜间上传数据，避开测调中心可能下达命令的白天，实现通信时间上的错位；夜间上传的数据暂存在井口控制主站中，供测调中心白天进行瞬间读取，读取后暂存的数据清除。特殊情况下，测调中心可以发命令要求实时上传数据，上传后立即读取。作为本专利技术的进一步改进，上行流量波的全部编码以及下行流量波中“井下激活码”后面的编码均采用起始位、数据段和结束位相组合，起始位和结束位均为高流量状态，数据段的每一位数据n由nT+1T个时间单元来表示，其中1T紧跟在nT后面并且与nT呈现相反的流量状态。不计起始位和结束位，假设传递数据为2位十进制数“46”，则通信所需消耗的时间为4T+1T+6T+1T=12T，与传统编码每位数字占据10T相比，节省通信消耗时间百分比为：（20-12）/20=40%。流量波呈现低→高→低的变化，水嘴需要动作两次，动作能耗减少一半，水嘴使用寿命延长至两倍。极限情况一：如果传送数据为2位十进制数“00”，则通信所需消耗的时间为0T+1T+0T+1T=12T，节省通信消耗时间百分比为：（20-2）/20=90%。极限情况二：如果传送数据为2位十进制数“99”，则通信所需消耗的时间为9T+1T+9T+1T=20T，节省本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，注水管柱上安装有与各注水层相对应的智能配水器，各注水层之间通过封隔器相互分隔，其特征在于，在井口安装地面控制系统，所述地面控制系统包括井口控制主站和智能调水阀，井下各智能配水器分别作为井下配水器子站；井口控制主站通过GPRS天线与测调中心进行双向通信，测调中心将命令发送给井口控制主站，井口控制主站对发往井下的命令进行编码，编码后控制智能调水阀实现流量的高低变化产生对应的下行流量波；各井下配水器子站同时激活、接收下行流量波并解码后，控制各层水嘴分别按主站的命令同时进行注水；各井下配水器子站上传数据时，先进行编码，然后通过控制该层水嘴实现流量的高低变化形成相应的上行流量波，井口控制主站接收到上行流量波后，解码后获得所需的数据并发送给测调中心。

【技术特征摘要】
1.一种注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，注水管柱上安装有与各注水层相对应的智能配水器，各注水层之间通过封隔器相互分隔，其特征在于，在井口安装地面控制系统，所述地面控制系统包括井口控制主站和智能调水阀，井下各智能配水器分别作为井下配水器子站；井口控制主站通过GPRS天线与测调中心进行双向通信，测调中心将命令发送给井口控制主站，井口控制主站对发往井下的命令进行编码，编码后控制智能调水阀实现流量的高低变化产生对应的下行流量波；各井下配水器子站同时激活、接收下行流量波并解码后，控制各层水嘴分别按主站的命令同时进行注水；各井下配水器子站上传数据时，先进行编码，然后通过控制该层水嘴实现流量的高低变化形成相应的上行流量波，井口控制主站接收到上行流量波后，解码后获得所需的数据并发送给测调中心。2.根据权利要求1所述的注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，其特征在于：下行流量波的编码由“井下激活码+子站ID码+命令类型码+下传数据+主站校验码”组成；其中命令类型码为0或1，命令类型码0后面的下传数据为“配水调整”，命令类型码1后面的下传数据为“配置及命令”。3.根据权利要求2所述的注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，其特征在于：上行流量波的编码由“子站ID码+上传数据+子站校验码”组成，其中上传数据根据下行流量波的“配置及命令”分为全信息、中信息或必要信息，全信息包括压力、温度和流量数据，中信息包括压力和流量数据，必要信息包括压差数据。4.根据权利要求3所述的注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，其特征在于：各井下配水器子站按“配置及命令”定时或命令实时上传数据；井口控制主站按“配置及命令”定时接受并暂存数据或命令实时接受数据，并转发测调中心。5.根据权利要求3所述的注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，其特征在于：上行流量波的全部编码以及下行流量波中“井下激活码”后面的编码均采用起始位、数据段和结束位相组合，起始位和结束位均为高流量状态，数据段的每一位数据n由nT+1T个时间单元来表示，其中1T紧跟在nT后面并且与nT呈现相反的流量状态。6.根据权利要求1所述的注水井多层分注分布式通信的分层注水方法，其特征在于：所述地面控制系统还包括来水干管和注水管，所述来水干管连接有来水支管，所述来水支管上安装有来水手动开关阀，所述来水手动开关阀的上游安装有阀前压力变送器，所述来水手动开关阀的下游安装有所述智能调水阀，所述智能调水阀设有流量传感器，所述智能调水阀的下游连接有注水手动开关阀，所述注水手动开关阀的出口连接所述注水管，所述智能调水阀出口与所述注水手动开关阀入口之间的横管上安装有阀后压力变送器，所述阀前压力变送器、阀后压力变送器和智能调水阀的信号线均与所述井口控制主站相连接；所述注水管上连接有旁路排水管，所述旁路排水管的入口设有电动泄压阀；所述井口控...

【专利技术属性】
技术研发人员：白友国，任向阳，朱苏青，刘松林，石太军，李兴，龙远强，李凡磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32