管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构

摘要

本发明为一种管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构，该方法包括，步骤a、在注水管柱上连接智能配水器结构和封隔器，在注水管柱内设置湿接头的第一端头，湿接头的第一端头与智能配水器结构电连接；步骤b、将注水管柱下放至井下设定深度后封隔器坐封；步骤c、将湿接头的第二端头连接于电缆的端部，向注水管柱内下放电缆至湿接头的第二端头与第一端头电连接，电缆通过湿接头与智能配水器结构电连接；步骤d、地面通过电缆为智能配水器结构提供动力电源，智能配水器结构分层配水且监测井下流量、压力、温度参数，电缆将井下流量、压力、温度参数传输至地面控制部，地面控制部调控智能配水器结构的动作，完成井内分层注水调配。

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构。

背景技术

现有电缆式注水井调配装置及方法施工操作复杂；管柱串下井时，需要将电缆绑扎在每根油管外部，电缆下井过程受损风险较大；因电缆绑扎在油管外部，穿越封隔器时需要切割电缆，制造上下两个密封接头，多个封隔器时，密封接头更多。在井下高温高压环境下，长期工作时，泄漏隐患较大。

现有技术中有一种可以长时间在注水层注水井井下工作的电缆式注水井调配装置及方法，该电缆式注水井调配装置，包括地面控制器、电缆、与注水管连接的井下测调配水单元；该电缆式注水井调配方法，包括在地面将各注水层井下测调配水器的设定流量值输入地面控制芯片，经地面控制芯片的地面编解码单元编码后传送至各井下控制芯片的井下编解码单元；将井下编解码单元解码后的设定流量值发送给各注水层的电机控制单元，执行注水；调节注水。该技术存在以下问题：

(1)施工操作复杂。管柱串下井时，需要将电缆绑扎在每根油管外部，每根油管接箍处均需要专门的电缆固定和保护机构，增加现场施工人员的操作难度，施工时间长，作业费用高。

(2)电缆风险较大。电缆绑扎在油管外部，下井过程中管柱碰撞、挤压时，电缆容易受到损伤，发生故障，导致作业返工。

(3)密封隐患多。因电缆绑扎在油管外部，穿越封隔器时需要切割电缆，制造上下两个密封接头，多个封隔器时，密封接头更多。在井下高温高压环境下，长期工作时，泄漏隐患较大。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构，克服现有技术中存在的问题，本发明改变电缆布置方式，通过专用的“湿接头”，将电缆下井与分层注水工具管柱串下井分离开，直接简化有缆分注管柱现场施工难度；一趟管柱完成多项功能，提高分层注水调配水平。

本发明的目的是这样实现的，一种管内预置电缆的分层注水调配方法，包括，

步骤a、在底部封堵的注水管柱上连接智能配水器结构和封隔器，在注水管柱内设置湿接头的第一端头，湿接头的第一端头构成预置电缆部，湿接头的第一端头与智能配水器结构电连接；

步骤b、将注水管柱下放至井下设定深度后封隔器坐封；

步骤c、将湿接头的第二端头连接于电缆的端部，向注水管柱内下放电缆至湿接头的第二端头与第一端头电连接，电缆通过湿接头与智能配水器结构电连接；

步骤d、地面通过电缆为智能配水器结构提供动力电源，智能配水器结构分层配水且监测井下流量、压力、温度参数，电缆将井下流量、压力、温度参数传输至地面控制部，地面控制部通过井下流量、压力、温度参数调控智能配水器结构的动作，完成井内分层注水调配。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤a中，智能配水器结构包括多个智能配水器，各智能配水器能分别与需要注水的地层对应设置，各智能配水器并联电连接于湿接头的第一端头；步骤d中，地面通过电缆为需要注水的智能配水器提供动力电源，智能配水器配水且监测对应地层的井下流量、压力、温度参数，电缆将检测到的井下流量、压力、温度参数传输至地面控制部，地面控制部通过井下流量、压力、温度参数调控注水的智能配水器的动作，完成井内各层注水调配。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤a中，注水管柱上位于智能配水器结构上方的位置设置顶部封隔器，注水管柱上位于相邻两个智能配水器之间设置层间封隔器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述湿接头包括公头和母头，所述公头构成所述第一端头，所述母头构成所述第二端头，所述公头的端部设置导电环，所述母头的端部设置接电环；步骤b中，所述公头连接于注水管柱内且随其下入井内，导电环暴露在井下介质之中，步骤c中，所述母头连接于电缆的端部且随其下入注水管柱内，母头的接电环与公头的导电环电连接且绝缘密封。

在本发明的一较佳实施方式中，所述母头包括驱动旋转机构，所述驱动旋转机构的两端分别与电缆和接电环连接，所述驱动旋转机构与地面控制部电连接；步骤c中，地面控制部控制所述驱动旋转机构驱动接电环旋转，将所述母头与所述公头导电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述公头包括锁爪，所述锁爪围设于所述导电环的外侧，所述接电环与所述导电环导电连接后所述锁爪将二者绝缘密封。

在本发明的一较佳实施方式中，各智能配水器上分别设置流量传感器、压力传感器和温度传感器。

本发明的目的还可以这样实现，一种分层注水管柱结构，用于前述的管内预置电缆的分层注水调配方法中；包括底部封堵的注水管柱，所述注水管柱上连接有智能配水器结构和封隔器，所述注水管柱内设置湿接头，所述湿接头包括能插合或分离的第一端头和第二端头，所述第一端头与智能配水器结构电连接，所述第二端头连接于电缆的端部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述智能配水器结构包括多个智能配水器，各所述智能配水器能分别与需要注水的地层对应设置，各所述智能配水器并联电连接于所述第一端头；各所述智能配水器上分别设置流量传感器、压力传感器和温度传感器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述湿接头包括公头和母头，所述公头构成所述第一端头，所述母头构成所述第二端头，所述公头的端部设置导电环，所述母头的端部设置接电环；所述母头包括驱动旋转机构，所述驱动旋转机构的两端分别与所述电缆和所述接电环连接，所述驱动旋转机构驱动所述接电环旋转连接所述导电环；所述公头包括锁爪，所述锁爪围设于所述导电环的外侧，所述锁爪用于绝缘密封电连接后的所述接电环与所述导电环。

由上所述，本发明的管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构具有如下有益效果：

本发明改变电缆布置方式，通过专用的“湿接头”，将电缆下井与分层注水工具管柱串下井分离开，直接简化有缆分注管柱现场施工难度；节省了电缆绑扎带、电缆保护器等费用；电缆采用管内下入方式，大大减少了电缆损伤因素；本发明解决了斜井和大斜度井的有缆分注难度；本发明能通过电缆及智能配水器结构实现分层注水量调配和井下分层流量、压力、温度等参数连续实时监测的一体化管柱，一趟管柱完成多项功能，提高分层注水调配水平；另外，本发明可连续实时监测井下生产动态，为数字井、数字化油田建设提供了井下基础数据和基础硬件支撑，本发明具备广泛的现场推广应用前景。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明的分层注水管柱结构的工作状态示意图。

图2：为本发明的湿接头的第一端头和第二端头分离状态示意图。

图3：为本发明的湿接头的第一端头和第二端头插合状态示意图。

图中：

100、分层注水管柱结构；

1、注水管柱；11、筛管；12、丝堵；13、凡尔球；

21、第一端头；211、导电环；212、锁爪；

22、第二端头；221、接电环；222、驱动旋转机构；

3、电缆；

4、智能配水器；

51、顶部封隔器；52、层间封隔器；

61、A注水层；62、B注水层；63、C注水层；

7、套管。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种管内预置电缆的分层注水调配方法，包括，

步骤a、在底部封堵的注水管柱1上连接智能配水器结构和封隔器，在注水管柱1内设置湿接头的第一端头21，湿接头的第一端头21构成预置电缆部，湿接头的第一端头21与智能配水器结构电连接；注水管柱1及其上连接的各结构构成分层注水工具管柱串；分层注水工具管柱串按传统的井下作业方式下井即可；

步骤b、将注水管柱1(分层注水工具管柱串)下放至井下设定深度(设计深度)后封隔器坐封；如图1所示，封隔器坐封于套管7内或直接坐封于井内；

步骤c、将湿接头的第二端头22连接于电缆3的端部，向注水管柱1内下放电缆3至湿接头的第二端头22与第一端头21电连接，如图1所示，电缆3通过湿接头与智能配水器结构电连接；

将电缆下井与分层注水工具管柱串下井分离开，专用的“湿接头”实现电缆与智能配水器井下连接，无需绑扎电缆，现场操作简单，简化有缆分注管柱现场施工难度。

步骤d、地面通过电缆3为智能配水器结构提供动力电源，智能配水器结构分层配水且监测井下流量、压力、温度参数，电缆3将井下流量、压力、温度参数传输至地面控制部，地面控制部通过井下流量、压力、温度参数调控智能配水器结构的动作，完成井内分层注水调配。

精准注水是提高油藏采收率、降低无效注水费用的重要手段，常规投捞存在调配效率低、存储式调配信号不直观、管外绑扎式有缆分注故障率高、不适合斜井和大斜度注水井井况的不足，本发明改变电缆布置方式，湿接头的第一端头构成预置电缆部，通过专用的“湿接头”，将电缆下井与分层注水工具管柱串下井分离开，直接简化有缆分注管柱现场施工难度；节省了电缆绑扎带、电缆保护器等费用；电缆采用管内下入方式，大大减少了电缆损伤因素；本发明解决了斜井和大斜度井的有缆分注难度；本发明能通过电缆及智能配水器结构实现分层注水量调配和井下分层流量、压力、温度等参数连续实时监测的一体化管柱，一趟管柱完成多项功能，提高分层注水调配水平；另外，本发明可连续实时监测井下生产动态，为数字井、数字化油田建设提供了井下基础数据和基础硬件支撑，本发明具备广泛的现场推广应用前景。

进一步，步骤a中，智能配水器结构包括多个智能配水器4，各智能配水器4能分别与需要注水的地层对应设置，各智能配水器4并联电连接于湿接头的第一端头21；

步骤d中，地面通过电缆3为需要注水的智能配水器4提供动力电源，智能配水器配水且监测对应地层的井下流量、压力、温度参数，电缆3将检测到的井下流量、压力、温度参数传输至地面控制部，地面控制部通过井下流量、压力、温度参数调控注水的智能配水器的动作，完成井内各层注水调配。

进一步，步骤a中，注水管柱1上位于智能配水器结构上方的位置设置顶部封隔器51，注水管柱1上位于相邻两个智能配水器4之间设置层间封隔器52。

在本发明的实施例中，如图1所示，智能配水器结构包括三个智能配水器4，智能配水器4为有缆遥控智能配水器；各智能配水器4分别为A注水层61、B注水层62和C注水层63智能配水，A注水层的上方设置顶部封隔器51，A注水层61和B注水层62之间、B注水层62和C注水层63之间分别设置一层间封隔器52。在本实施例中，顶部封隔器51和层间封隔器52均采用Y341注水封隔器。

进一步，如图2、图3所示，湿接头包括公头和母头，公头构成第一端头21，母头构成第二端头22，公头的端部设置导电环211，母头的端部设置接电环221；步骤b中，公头连接于注水管柱1内且随其下入井内，导电环211暴露在井下介质之中，步骤c中，母头连接于电缆3的端部且随其下入注水管柱1内，母头的接电环221与公头的导电环211电连接且绝缘密封。

进一步，如图1、图2、图3所示，母头包括驱动旋转机构222，驱动旋转机构222的两端分别与电缆3和接电环221连接，驱动旋转机构222与地面控制部电连接；步骤c中，地面控制部控制驱动旋转机构222驱动接电环221旋转，将母头与公头导电连接。

进一步，如图1、图2、图3所示，公头包括锁爪212，锁爪212围设于导电环211的外侧，接电环221与导电环211导电连接后锁爪212将二者绝缘密封。注水管柱1内为高压环境，锁爪212实现湿接头的高压环境下的密封。

专用的“湿接头”实现电缆与智能配水器井下连接，公头随注水管柱先下井，导电环211(单根电缆连接环)暴露在井下介质之中，母头悬接在电缆头上，通过油管内通道下井，至公头位置时，母头的驱动旋转机构222(锁紧电机)旋转，驱动接电环221旋转(锁紧游壬机构运转)，将母头连接到公头上，完成电气连接，并通过公头和母头的机械机构(锁爪212)实现电缆连接部位在高压环境下的绝缘密封。

进一步，各智能配水器4上分别设置流量传感器、压力传感器和温度传感器。

各智能配水器4上设置水嘴，流量传感器、压力传感器和温度传感器可以将各分层的水嘴前后压力、分层流量、温度等数据传送至地面控制部(地面仪表)，实现井下配水量和注水管柱1工作状况的连续实时监测，一趟管柱即可完成分层配水调整，又可实现井下管柱和注水层位的动态监测等功能。

如图1、图2、图3所示，本发明还提供一种分层注水管柱结构100，用于前述的管内预置电缆的分层注水调配方法中；包括底部封堵的注水管柱1，在本发明的一实施例中，注水管柱1的底部连接筛管11和丝堵12，筛管11的上方可以通过凡尔球13封堵；

注水管柱1上连接有智能配水器结构和封隔器，注水管柱1内设置湿接头，湿接头包括能插合或分离的第一端头21和第二端头22，第一端头21与智能配水器结构电连接，第二端头22连接于电缆3的端部。

进一步，智能配水器结构包括多个智能配水器4，各智能配水器4能分别与需要注水的地层对应设置，各智能配水器并联电连接于第一端头21；各智能配水器4上分别设置流量传感器、压力传感器和温度传感器。

进一步，湿接头包括公头和母头，公头构成第一端头21，母头构成第二端头22，公头的端部设置导电环211，母头的端部设置接电环221；母头包括驱动旋转机构222，驱动旋转机构222的两端分别与电缆3和接电环221连接，驱动旋转机构222驱动接电环221旋转连接导电环211；公头包括锁爪212，锁爪212围设于导电环211的外侧，锁爪212用于绝缘密封电连接后的接电环221与导电环211。

由上所述，本发明的管内预置电缆的分层注水调配方法及分层注水管柱结构具有如下有益效果：

本发明改变电缆布置方式，通过专用的“湿接头”，将电缆下井与分层注水工具管柱串下井分离开，直接简化有缆分注管柱现场施工难度；节省了电缆绑扎带、电缆保护器等费用；电缆采用管内下入方式，大大减少了电缆损伤因素；本发明解决了斜井和大斜度井的有缆分注难度；本发明能通过电缆及智能配水器结构实现分层注水量调配和井下分层流量、压力、温度等参数连续实时监测的一体化管柱，一趟管柱完成多项功能，提高分层注水调配水平；另外，本发明可连续实时监测井下生产动态，为数字井、数字化油田建设提供了井下基础数据和基础硬件支撑，本发明具备广泛的现场推广应用前景。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。