一种井下注水通信方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种井下注水通信方法及系统。通信系统至少包括：地面控制单元、无线通讯及发电单元、井下接收单元和智能配水器。地面控制单元，其用于将包含位层代码和注水量代码的下行信息调制至水流。无线通讯及发电单元，其能够用于从水流中解调出下行信息同时为井下设施供电。井下接收单元，其能够用于将无线通讯及发电单元解调出的信息传递至智能配水器。智能配水器，其用于按照下行信息包含的位层代码和注水量代码进行注水。本发明专利技术中注入井下的水流除能够进入油层驱油外还至少能够作为数据存储介质和发电驱动源。据存储介质和发电驱动源。据存储介质和发电驱动源。

【技术实现步骤摘要】
一种井下注水通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及地质施工
，尤其涉及一种井下通信方法及系统。

技术介绍

[0002]油田开发初期，为迅速增加油田产量，往往采用多层合采、提高采油速度的方式上产。但随着开发程度的加深，进入开采中后期时，油井层间矛盾开始显现，表现为层间干扰、动用程度低、含水率上升快，老油田产量递减率逐渐加大等，此时通过对采油层进行注水以达到驱油的目的，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。
[0003]目前，波码通信已开始推广应用于进行井下分层注水时地面与井下的设施的通信。
[0004]公开号为CN110111550A的专利公开了一种注水井流体载波信号控制装置方法，包括油田站控系统、载波地面主控装置、协同降压装置及井下智能配注器。通过油田站控系统远程控制监测注水井分层动态数据，发送控制指令至载波地面主控装置；载波地面主控装置根据接收指令，与协同降压装置协同作用，改变注水井井筒压力，建立流体波码；载波地面主控装置将流体波码传输至井下智能配注器，井下智能配注器接收指令，识别波码，并完成解码；判断注水井流体流量是否满足要求；若满足要求，则不调节水嘴，否则改变水嘴开度，以达到配注要求，从而实现注水井的实时监测和自动控制。
[0005]公开号为CN109184638A的专利提供了一种注水井压力波码智能分层注水系统及工艺方法，该专利技术的注水系统包括：高压流量自控仪，高压流量自控仪一端与注水站连接，高压流量自控仪与注水站之间的管路上还设置有压力变送器一；高压流量自控仪另一端与分层注水管柱连接，高压流量自控仪与分层注水管柱之间的管路上还分别设置有压力变送器二和法兰式电磁阀，并经法兰式电磁阀与排污池连接，分层注水管柱内包含智能配水器，可以做到无需定期下电缆录取分层存储数据，摆脱人工测试作业。
[0006]公开号为CN112228020A的专利技术专利公开了一种水平井压力流量双载波分段注水装置及系统，包括地面控制装置、设于地面注水管线上的压力调节装置以及设于地下注水控制系统的每个注水段中的智能配水器；所述地面控制装置用于控制所述压力调节装置调节所述地面注水管线的注水压力，形成第一压力波码；所述智能配水器用于接收所述第一压力波码并解析得到控制信息，根据所述控制信息控制注水过程。
[0007]综上所述现有技术在通过地面与井下进行波码通信进行分层注水时，每层的智能配水器都需要时刻保持对信号的检测，传输给上层智能配水器的信号在被上层智能配水器检测到后对于下层的其他智能配水器而言是垃圾信息，但下层的其他智能配水器仍需对此“垃圾信息”进行检测，无疑会导致注水系统功耗较高。现有技术中井下的智能配水器的供电大多是地面电源通过电线供给，增加了施工难度，损失在电线上的电能较多。为了解决上述问题本专利技术提供了一种井下通信方法及系统。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出
本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种井下注水通信方法。所述方法至少包括：地面控制单元通过控制地面注水阀的开合调制出携带有下行信息的水流；无线通讯及发电单元利用水流进行自发电并通过配置的第二流量计采集水流流量并通过配置的第二处理模块解调出下行信息，无线通讯及发电单元将解调后的信息通过井下接收单元传递至不同位层的智能配水器；地面控制单元通过控制地面注水阀的开合调制的下行信息至少包括不同位层的智能配水器的位层代码和注水量代码。上述方案中，该方法还包括：智能配水器配置的第三处理模块在通过配置的第三流量计检测到注水量已达到下行信息所携带注水量值的情况下，生成上行信息。上行信息至少包括位层代码和注水量代码。智能配水器生成的上行信息通过井下接收单元传递至无线通讯及发电单元。所述无线通讯及发电单元能够在接收到智能配水器发送的上行信息的情况下，调制出携带有上行信息的水流将上行信息传递至地面控制单元，以完成双向通信。本专利技术的通信方法在地面设施与井下设施进行通信时，通过无线通讯及发电单元对水流携带的信息进行检测，无需在每层的智能配水器都设置对水流进行检测的信息检测单元，解决了在传输给上层智能配水器的信息被上层智能配水器检测到后，下层的其他智能配水器仍会对此无效“垃圾信息”进行检测，导致注水系统功耗较高的问题。现有技术中井下的智能配水器的供电大多是地面电源通过电线供给，增加了施工难度，损失在电线上的电能较多，本专利技术的无线通讯及发电单元在与井下接收单元连接的情况下处于靠近注水层的位置，通过管道中的水流进行发电有效减少了电能的消耗，无需通过地面电源向井下用电设施供电降低了施工难度，并且利用注入井下的水流进行发电将水流的机械能转化为电能，从而降低了整个系统的能耗。本专利技术中注入井下的水流除能够进入油层驱油外还至少能够作为数据存储介质和发电驱动源。优选地，井下接收单元为一个中心带孔的环形柱体，无线通讯及发电单元部分为实心部分为过液通道(包括发电机等实体部分和作为水流通道的空心部分)的柱体，施工时将无线通讯及发电单元插入到井下接收单元的中心孔中，从而实现无线通讯及发电单元与井下接收单元对接。
[0010]根据一种优选实施方式，地面控制单元通过配置的第一处理模块调节注水阀的开合改变注入井下的水流流量的大小进行二进制编码，从而调制出携带有下行信息的水流。所述地面控制单元通过将水流流量的上升和下降趋势与二进制编码的0和1对应，从而将包括位层代码和注水量代码在内的下行信息调制至水流。所述编码至少包括信号触发位，层数位，水量位，结束位。优选地，在编码时首先编码信号触发位，其次编码位层代码，最后编码注水量代码及其他代码。优选地，地面控制单元将注水阀的开合对应二进制的0和1。优选地，注水阀打开时对应二进制编码1。优选地，注水阀闭合时对应二进制编码0。在进行正式通信前，注水阀会持续开启一段时间以保证井下的无线通讯及发电单元能够生成足够使井下用电设施进入工作状态的电能。在井下油管中存在水流的情况下，井下设施除涡轮发电机和第二流量计时刻处于工作状态外，其他设施均处于休眠待机状态。当且仅当第二流量计检测到触发信号后，第二处理模块才能够向相应的智能配水器传输解码后的下行信息，
从而降低通信系统的功耗。优选地，第二处理模块解调出下行信息中的位层代码后，将解调出的其他下行信息传输给位层代码对应的智能配水器。
[0011]根据一种优选实施方式，无线通讯及发电单元在进入油管的情况下，所述无线通讯及发电单元配置的涡轮发电机占用过流通道迫使水流流过涡轮发电机带动发电机的转子转动产生电能。在过流通道中存在水流的情况下，水流流过涡轮发电机带动发电机的转子转动产生电能为通信系统的井下用电设施供电。本专利技术将注入井下的水流作为发电驱动源，通过管道中的水流进行发电有效减少了通信系统对电能的消耗，无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下注水通信方法，其特征在于，所述方法至少包括：地面控制单元(110)通过控制地面注水阀的开合调制出携带有下行信息的水流；无线通讯及发电单元(120)利用水流进行自发电并通过配置的第二流量计采集水流流量并通过配置的第二处理模块解调出下行信息，所述无线通讯及发电单元(120)将解调后的信息通过井下接收单元(130)传递至不同位层的智能配水器(140)；其中，所述地面控制单元(110)通过控制地面注水阀开合的方式调制的下行信息至少包括不同位层的智能配水器(140)的位层代码和注水量代码。2.根据权利要求1所述的井下注水通信方法，其特征在于，所述地面控制单元(110)通过配置的第一处理模块调节注水阀的开合以改变注入井下的水流流量的大小，从而进行二进制编码，所述地面控制单元(110)通过将水流流量的上升和下降趋势与二进制编码的0和1对应，从而将包括位层代码和注水量代码在内的下行信息调制至水流。3.根据权利要求1或2所述的井下注水通信方法，其特征在于，在无线通讯及发电单元(120)进入油管(101)的情况下，所述无线通讯及发电单元(120)配置的涡轮发电机(121)占用过流通道(103)以迫使水流流过涡轮发电机(121)，从而水流带动发电机的转子转动产生电能；在所述地面控制单元(110)将位层代码和注水量代码调制至水流的情况下，水流能够持续流过涡轮发电机(121)并带动发电机的转子转动产生电能。4.根据权利要求1～3任一项所述的井下注水通信方法，其特征在于，所述无线通讯及发电单元(120)以进入定位及扶正筒(131)的方式连接至具有过流通道(103)且包裹过流通道(103)的井下接收单元(130)，使得所述井下接收单元(130)配置的副边线圈(132)能够与所述无线通讯及发电单元(120)配置的原边线圈(126)发生耦合，从而传递磁通；携带有位层代码和注水量代码的水流在所述过流通道(103)中冲刷所述无线通讯及发电单元(120)。5.根据权利要求1～4任一项所述的井下注水通信方法，其特征在于，所述无线通讯及发电单元(120)的涡轮发电机(121)在过流通道(103)中存在流量的情况下处于发电状态，以使得无线通讯及发电单元(120)和智能配水器(140)的用电器件能够获得电能进行工作，同时将多余的电能输送至电池仓(122)进行存储；在携带有位层代码和注水量代码的水流与所述涡轮发电机(121)接触的情况下，所述涡轮发电机(121)的转子转速发生改变。6.根据权利要求1～5任一项所述的井下注...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，梁琦，王爱国，
申请(专利权)人：河北中清永晟石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：