一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统及方法

摘要

本发明提供了一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统及方法，运行时，只需在远程监控平台设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数，远程监控平台根据这些设置参数自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场PLC中。在注剂间隔周期内PLC将依据计算所得计量柱塞泵的启停时长控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和油井电磁阀依次开启对各个油井轮巡注剂，从而实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，克服药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果持续发挥的弊端。本发明不仅操作简单，而且降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

说明书

技术领域

本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统及方法。

背景技术

在油田的采油生产过程中，为了确保油井的正常生产需要向油井油套环空中投加多种药剂，如清防蜡剂、缓蚀阻垢剂、硫化氢抑制剂等多种药剂。目前，多数油井井口注剂仍采用传统的人工定期上井，使用人工简易带压密闭注剂装置将定量药剂由油套环形空间一次性加入，这种人工注剂存在诸多弊端，如动用人员多，工人劳动强度大，无法满足井筒内药剂效果持续发挥。

随着油田自动化水平的逐渐提高，越来越多的油井采用自动注剂装置来进行药剂投加，但都为单机对单井注剂的方式，而随着油田开发的逐步深入，油田井场多采用丛式井组。丛式井组是油田钻井工程和开发技术进步的产物，丛式井组的出现将对油田地面工程的设计和施工，产生积极的影响和作用。所谓丛式井组是指在一个井场钻出若干口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位。单机对单井的注剂方式造成油田井场注剂装置前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题。因此，需要探索一种能支持基于程序控制的注剂装置及方法，克服了人工药剂投加和现有自动注剂装置的不足，确保丛式井组注剂的便捷、经济和可靠。

发明内容

本发明提供了一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统及方法，其目的一是克服传统人工井口注剂存在诸多弊端，如动用人工工作量大，劳动强度大，自动化程度低，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥的弊端；目的二是克服现有自动加药装置只能单机对单井注剂，前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，包括如下步骤：

步骤S1，首先在远程控制平台上设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量；

步骤S2，计算注剂间隔周期内各个油井注剂量及井组总注剂量；

步骤S3，计算油井注剂间隔周期内计量柱塞泵的启停时长；

步骤S4，远程监控平台将自动计算出的油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长通过油区局域网发送至井场PLC中；

步骤S5，PLC程序按照设定的注剂间隔周期，整点开始执行注剂程序，首先PLC控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和指定油井的井口电磁阀开启，然后药罐内的药剂被计量柱塞泵吸入并经汇管和指定油井所对应的井口电磁阀，最后通过注剂管线排出至指定油井的油套环空内，最后当计量柱塞泵启动时长等于油井注剂间隔周期内计量柱塞泵的启停时长时，PLC控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和指定油井的井口电磁阀关闭，完成对指定油井的注剂；

步骤S6，PLC依据各个油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长逐一完成对其余油井的药剂注入，然后停机；

步骤S7，下一个注剂间隔周期，重复步骤S5和步骤S6。

进一步地，所述步骤S1中注剂间隔周期的单位为小时，其最大值不超过24。

进一步地，所述步骤S2注剂间隔周期内各个油井注剂量是指将将单井日注剂量平均分配到注剂间隔周期内，具体计算公式如下：

其中，D

T是注剂间隔周期；

H是常数，其值为24h；

D是单个油井日注剂量。

进一步地，所述步骤S2注剂间隔周期内井组总注剂量应满足以下公式：

其中，n是井组油井个数；

D

Q是计量柱塞泵的泵排量。

进一步地，所述步骤S3注剂间隔周期内计量柱塞泵的启停时长的计算公式如下：

t＝D

其中，t是油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长；

D

Q是计量柱塞泵的泵排量。

一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统，包括远程监控平台和PLC，所述远程监控平台传输信号至PLC，PLC将信号通过电力线网络传输至注剂装置，所述注剂装置包括药罐、药罐电磁阀、计量柱塞泵、汇管及井口电磁阀，所述药罐经所述药罐电磁阀与计量柱塞泵的吸入口连接，计量柱塞泵的排出口经汇管及井口电磁阀连接至目标油井；

进一步地，所述药罐电磁阀、计量柱塞泵、井口电磁阀分别与PLC电连接。

进一步地，所述油井设有若干个，每一个油井的井口对应安装有一个井口电磁阀，在对指定油井进行注剂时，保持其余油井的井口电磁阀关闭。

进一步地，所述远程监控平台为远程控制终端。

所述药罐电磁阀、井口电磁阀均为常闭高压电磁球阀。

进一步地，所述药罐为一个或多个，多个药罐并联设置，且每个药罐分别通过一个药罐电磁阀与计量柱塞泵的吸入口连接。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过将油井的日注剂量分配到加药间隔周期内，在注剂间隔周期内各个油井依次按照计算所得小注剂量轮巡注入，从而实现井组每天在多个连续注剂间隔周期内油井井口轮巡点滴注剂，克服药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果持续发挥的弊端。

2、本发明克服了人工注剂动用人员多，劳动强度大，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥以及现有自动注剂装置只能单机对单井注剂前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题，只需要PLC按照程序对电磁阀和计量柱塞泵进行简单的控制，无需人工干预就可以实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，操作简单，降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的设计方案和附图。

图1是丛式油井多井口轮巡点滴式注剂装置的结构示意图。

图2是丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法注剂间隔周期执行流程图。

附图标记说明：

1、远程监控平台；2、PLC；3、药罐；4、药罐电磁阀；5、计量柱塞泵；6、汇管；7、井口电磁阀；8、油井；9、注剂装置。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

第一实施方式

参照图1，本发明的第一实施方式涉及一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，包括如下步骤：

步骤S1，首先在远程控制平台1上设置计量柱塞泵5的排量、注剂间隔周期和每个油井8日注剂量；

步骤S2，计算注剂间隔周期内各个油井8注剂量及井组总注剂量；

步骤S3，计算油井注剂间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长；

步骤S4，远程监控平台1将自动计算出的油井加药间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长通过油区局域网发送至井场PLC2中；

步骤S5，PLC程序按照设定的注剂间隔周期，整点开始执行注剂程序，首先PLC控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和指定油井8的井口电磁阀7开启，然后药罐3内的药剂被计量柱塞泵5吸入并经汇管6和指定油井所对应的井口电磁阀7，最后通过注剂管线排出至指定油井8的油套环空内，最后当计量柱塞泵5启动时长等于油井注剂间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长时，PLC控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和指定油井8的井口电磁阀7关闭，完成对指定油井8的注剂；

步骤S6，PLC2依据各个油井8加药间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长逐一完成对其余油井8的药剂注入，然后停机；

步骤S7，下一个注剂间隔周期，重复步骤S5和步骤S6。

本发明所提供的基于程序控制的丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，运行时，只需在远程监控平台设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数，远程监控平台根据这些设置参数自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC中。在注剂间隔周期内PLC将依据计算所得计量柱塞泵的启停时长控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和油井电磁阀依次开启对各个油井轮巡注剂，从而实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，克服了人工注剂动用人员多，劳动强度大，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥以及现有自动注剂装置只能单机对单井注剂前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题，只需要PLC按照程序对电磁阀和计量柱塞泵进行简单的控制，无需人工干预就可以实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，操作简单，降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

第二实施方式

本发明的第二实施方式涉及一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，包括如下步骤：

步骤S1，首先在远程控制平台1上设置计量柱塞泵5的排量、注剂间隔周期和每个油井8日注剂量；其中，注剂间隔周期的单位为小时，其最大值不超过24；

步骤S2，计算注剂间隔周期内各个油井8注剂量及井组总注剂量，相当于将单井日注剂量平均分配到注剂间隔周期内，具体计算公式如下：

其中，D

T是注剂间隔周期；

H是常数，其值为24h；

D是单个油井日注剂量；

需要注意的是，在注剂间隔周期内的井组总注剂量需满足以下公式，否则会使井组在注剂间隔周期内无法完成设定药剂投加：

其中，n是井组油井个数；

D

Q是计量柱塞泵的泵排量；

步骤S3，计算油井注剂间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长，具体计算公式为：

t＝D

其中，t是油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长；

D

Q是计量柱塞泵的泵排量；

步骤S4，远程监控平台1将自动计算出的油井加药间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长通过油区局域网发送至井场PLC2中；

步骤S5，PLC程序按照设定的注剂间隔周期，整点开始执行注剂程序，首先PLC控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和指定油井8的井口电磁阀7开启，然后药罐3内的药剂被计量柱塞泵5吸入并经汇管6和指定油井所对应的井口电磁阀7，最后通过注剂管线排出至指定油井8的油套环空内，最后当计量柱塞泵5启动时长等于油井注剂间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长时，PLC控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和指定油井8的井口电磁阀7关闭，完成对指定油井8的注剂；

步骤S6，PLC2依据各个油井8加药间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长逐一完成对其余油井8的药剂注入，然后停机；

步骤S7，下一个注剂间隔周期，重复步骤S5和步骤S6。

本发明所提供的这种基于程序控制的丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，其原理是将油井的日注剂量分配到加药间隔周期内，在注剂间隔周期内各个油井依次按照计算所得小注剂量轮巡注入，从而实现井组每天在多个连续注剂间隔周期内油井井口轮巡点滴注剂，克服药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果持续发挥的弊端。

第三实施方式

本发明的第三实施方式涉及一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统，包括远程监控平台1和PLC2，所述远程监控平台1传输信号至PLC2，PLC2将信号通过电力线网络传输至注剂装置9，所述注剂装置9包括药罐3、药罐电磁阀4、计量柱塞泵5、汇管6及井口电磁阀7，所述药罐3经所述药罐电磁阀4与计量柱塞泵5的吸入口连接，计量柱塞泵5的排出口经汇管6及井口电磁阀7连接至目标油井8；

所述药罐电磁阀4、计量柱塞泵5、井口电磁阀7分别与PLC电连接。

本实施方式保护的基于程序控制的丛式油井多井口轮巡点滴式注剂装置的工作过程或工作原理如下：

首先远程监控平台1根据设置的计量柱塞泵5的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数计算自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC2中。当注剂间隔周期开始时，PLC2控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和指定油井(如1号油井)的井口电磁阀7开启，然后药罐3内的药剂被计量柱塞泵5吸入并经汇管6和1号井口电磁阀7，最后通过注剂管线排出至1号油井的油套环空内，最后当计量柱塞泵5启动时长等于1号油井注剂间隔周期内计量柱塞泵5的启停时长时，PLC2控制药罐电磁阀4、计量柱塞泵5和1号油井的井口电磁阀7关闭，完成对1号油井的注剂。接着PLC2重复类似于1号油井的执行程序，完成对2号、3号、4号等油井的药剂注入，然后停机。下一个注剂间隔周期开始后再次重复完成对1号油井至4号油井的轮巡注剂。

在上述实施方式中，运行时，只需在远程监控平台设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数，远程监控平台根据这些设置参数自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC中。在注剂间隔周期内PLC将依据计算所得计量柱塞泵的启停时长控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和油井电磁阀依次开启对各个油井轮巡注剂，从而实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂。该发明克服了人工注剂动用人员多，劳动强度大，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥以及现有自动注剂装置只能单机对单井注剂前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题，只需要PLC按照程序对电磁阀和计量柱塞泵进行简单的控制，无需人工干预就可以实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，操作简单，降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

第四实施方式

在第三实施方式的基础上，进一步地，所述远程监控平台1为远程控制终端，该远程控制端是采用西门子的STEP7硬件组态软件编制，运行在Windows系统下，具体通信机制为采用Scoket TCP/IP，其功能主要是运行状态监控、设置自动加药参数。

所述的PLC2是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。本发明采用的PLC2是西门子S7-200PLC，在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点，被广泛应用于目前的各类工业控制领域。

需要说明的是，西门子的STEP7硬件组态软件和西门子S7-200PLC均是现有的可以市购的产品，属于油田领域常用的技术，其具体的结构和原理不属于本发明的保护范围，在此不作详细的说明。

具体地，所述油井8设有若干个，每一个油井8的井口对应安装有一个井口电磁阀7，如1号井口电磁阀、2号井口电磁阀、3号井口电磁阀等等，以此类推。

需要说明的是，所述药罐电磁阀4、井口电磁阀7均为常闭高压电磁球阀，在对指定油井8进行注剂时，保持其余油井8的井口电磁阀7关闭。

所述药罐3为一个或多个，多个药罐3并联设置，且每个药罐3分别通过一个药罐电磁阀4与计量柱塞泵5的吸入口连接。

第五实施方式

本实施方式提供了一种基于程序控制的丛式油井多井口轮巡点滴式注剂方法，如图2所示，对XX井组实施加药防冻，具体参数如下：

(1)井场下辖4口油井(1号油井、2号油井、3号油井、4号油井)；

(2)泵排量：4L/h；

(3)投加药品类型：缓蚀阻垢剂；

(4)井口药剂投加位置：油井油套环空；

(5)注剂间隔周期：0.5小时；

(6)油井每日注剂量：1号油井至4号油井每日的药剂投加量分别为4L、4L、4L、2L；

(7)注剂每日启动时间为00:00。

步骤一：在远程控制平台上设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量，其中注剂间隔周期的单位为小时，最大值不超过24。

步骤二：计算注剂间隔周期内各个油井注剂量，相当于将单井日注剂量平均分配到注剂间隔周期内，具体计算公式如下：

其中，DT是油井在注剂间隔周期内的注剂量；

T是注剂间隔周期；

H是常数，其值为24小时。

D是油井日注剂量。

经过计算，本例中1号井到4号井油在注剂间隔周期内的注剂量分别为0.0833L、0.0833L、0.0833L、0.0417L。

需要注意的是，在注剂间隔周期内的井组总注剂量需满足以下公式，否则会使井组在注剂间隔周期内无法完成设定药剂投加量。

其中，n是井组油井个数；

DTi是井内第i口油井在注剂间隔周期内的注剂量；

Q是计量柱塞泵的泵排量。

经过计算，本例中4口油井注剂间隔周期内的注剂总量为0.2916L小于2L，所有油井都可完成设定的注剂量。

步骤三：计算油井注剂间隔周期内计量柱塞泵的启停时长。

其中，t是油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长。

经过计算，本例中1号井到4号井油在注剂间隔周期内计量柱塞泵的启停时长分别为75秒、75秒、75秒、37秒，总计约为5分钟。

步骤四：远程监控平台根据设置的计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数计算自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC中。

步骤五：当日00:00开始执行注剂程序，PLC程序按照设定的注剂间隔周期，首先PLC控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和1号油井的油井电磁阀开启，然后药罐内的药剂被计量柱塞泵吸入并经汇管和1号油井电磁阀，最后通过注剂管线排出至1号油井的油套环空内，最后当柱塞泵启动时长达到75秒时，PLC控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和1号油井的油井电磁阀关闭，完成对1号油井的注剂。

步骤六：重复步骤五，PLC2依据各个油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长完成对2号、3号、4号等油井的药剂注入，然后停机。

步骤七：00:30开始下一个注剂间隔周期，重复步骤五和步骤六。

在上述实施方式中，运行时，只需在远程监控平台设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数，远程监控平台根据这些设置参数自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC中。在注剂间隔周期内PLC将依据计算所得计量柱塞泵的启停时长控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和油井电磁阀依次开启对各个油井轮巡注剂，从而实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂。该发明克服了人工注剂动用人员多，劳动强度大，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥以及现有自动注剂装置只能单机对单井注剂前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题，只需要PLC按照程序对电磁阀和计量柱塞泵进行简单的控制，无需人工干预就可以实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，操作简单，降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

在以上中，参照图1，右侧均为井口，自上至下依次为1号井、2号井、3号井……6号井。

综上所述，本发明提供了一种丛式油井多井口轮巡点滴式注剂系统及方法。该方法是在远程监控平台设置计量柱塞泵的排量、注剂间隔周期和每个油井日注剂量等参数，远程监控平台根据这些设置参数自动计算出油井加药间隔周期内计量柱塞泵的启停时长，并将其通过油区局域网发送至井场上注剂装置中的PLC中。在注剂间隔周期内PLC将依据计算所得计量柱塞泵的启停时长控制药罐电磁阀、计量柱塞泵和油井电磁阀依次开启对各个油井轮巡注剂，从而实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂。该发明克服了人工注剂动用人员多，劳动强度大，药剂一次性投加无法满足井筒内药剂效果的持续发挥以及现有自动注剂装置只能单机对单井注剂前期一次性投资大，运行和后期维护费用高的问题，只需要PLC按照程序对电磁阀和计量柱塞泵进行简单的控制，无需人工干预就可以实现丛式井组油井的小剂量轮巡点滴注剂，操作简单，降低了前期一次性投资成本，满足了油井井筒内药剂效果持续发挥的需要，确保了油田油井生产的可靠运行。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。