專利名稱：自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器及分層注水系統(tǒng)以及自動(dòng)循環(huán)注水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，確切的說(shuō)是涉及一種注水井中注水管柱上使用的 分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器及包含有這種分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器的分層注水系統(tǒng)以及該 分層注水系統(tǒng)使用的循環(huán)分層周期性自動(dòng)注水方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)東部油田的井下油層情況較復(fù)雜，目前已進(jìn)入注水開發(fā)后期，特別是部分油 井進(jìn)入了特高含水的開發(fā)晚期，油井各油層的層間矛盾日益加劇，綜合含水不斷升高，挖潛 對(duì)象復(fù)雜，油田開采難度不斷加大，使得采取常規(guī)的分注工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整困難。由石油工業(yè)出版社于2005年3月出版的《采油技術(shù)手冊(cè)》第三版第686頁(yè)一707 頁(yè)“分層注水工具及管柱”中介紹了采用空心配水管柱、偏心配水管柱、細(xì)分注水管柱等分 層注水方式?，F(xiàn)在主要使用的是偏心細(xì)分注水管柱，通過(guò)配水器水嘴控制各層注入量，定 期鋼絲投撈測(cè)試調(diào)配水量，其在一定程度上解決了注水井中各油層的層間干擾問(wèn)題，緩解 了層間矛盾，但由于分注管柱受封隔器坐封段和測(cè)試工藝的限制，以及隔層穩(wěn)定性的影響， 采用細(xì)分注水到一定程度后就無(wú)法進(jìn)一步細(xì)分，其發(fā)展空間有限，而且存在著由于水質(zhì)、結(jié) 垢、井況井斜等原因造成的井下注水管柱的堵塞、無(wú)法投撈調(diào)配等問(wèn)題。另外，細(xì)分注水工藝采用水嘴控制各層水量和采用井下鋼絲投撈測(cè)試工藝還存在 以下問(wèn)題
①、注水時(shí)，由于層間滲透率級(jí)差較大、層間干擾大，使得采用水嘴控制各層水量的難 度較大，井下分層水量不清楚，難以通過(guò)水嘴實(shí)現(xiàn)有效分注；同時(shí)由于層間壓差大，還存在 注水層間竄流的問(wèn)題，達(dá)不到分層注水目的。②、對(duì)于單個(gè)注水層，層內(nèi)滲透率級(jí)差大，注入水沿高滲透層優(yōu)勢(shì)通道突進(jìn)，影響 注入水波及體積，增加層內(nèi)中低滲透的剩余油挖潛難度。③、井下鋼絲投撈測(cè)試工藝受井況影響大，當(dāng)油田進(jìn)入注水開發(fā)后期，隨著采出水 的增加，污水回注量增加，由于污水處理難度大，注水的水質(zhì)逐漸變差，水中的機(jī)械雜質(zhì)含 量高，管柱結(jié)垢嚴(yán)重，且油管返吐等原因造成投撈遇阻或遇卡，造成作業(yè)返工，影響分注有 效期。2008年9月10號(hào)公開的申請(qǐng)?zhí)枮?00810064336. 9的中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書公開
了一種電磁線性調(diào)節(jié)井下注采流量裝置，該裝置是在井下管柱中偏置的配水器中依次設(shè)有 電磁信號(hào)接收器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸螺旋連接閥桿，閥桿下端 連接與閥座配合的閥球；在地面由絞車通過(guò)鋼絲在管柱中懸垂一個(gè)電磁信號(hào)發(fā)射器至配水 器旁，地面控制系統(tǒng)通過(guò)電磁信號(hào)發(fā)射器發(fā)射控制信號(hào)，配水器中的電磁信號(hào)接收器根據(jù) 接收到的信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)開閉配水閥來(lái)調(diào)整注水的水量。但這種電磁線性調(diào)節(jié)井下注采 流量裝置需要地面工作人員通過(guò)電磁信號(hào)控制配水器的開閉，因而其注水調(diào)配操作較為復(fù) 雜，容易出現(xiàn)人為操作失誤，造成分層注水量出現(xiàn)誤差，注水效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以自動(dòng)控制配水閥開閉的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，包括 軸向開設(shè)有中心注水管道的開關(guān)主體，開關(guān)主體內(nèi)偏置設(shè)有偏心配水閥，所述偏心配水閥 包括閥腔，在中心注水管道的管壁上開設(shè)有連通閥腔的進(jìn)水孔，在開關(guān)主體的外壁上開設(shè) 有與閥腔連通的出水孔，所述的閥腔內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接在一驅(qū)動(dòng)電 機(jī)的輸出軸上，還包括用于給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的蓄電池組及用于控制蓄電池組按設(shè)定時(shí)序?yàn)?驅(qū)動(dòng)電機(jī)周期性供電的微處理器，微處理器的輸入接口與蓄電池組連接，微處理器的輸出 接口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。在所述開關(guān)主體的上、下兩端分別連接有上、下接頭，在所述的上接頭的內(nèi)壁與開 關(guān)主體的外壁之間設(shè)有一封閉空間，所述的蓄電池組、微處理器及驅(qū)動(dòng)電機(jī)均固定安裝在 該封閉空間中。所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與閥芯之間采用螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。所述的閥芯為沿開關(guān)主體軸向與閥腔內(nèi)壁密封滑動(dòng)裝配的空心筒狀活塞，活塞的 上端面中心軸向開設(shè)有螺紋孔，在活塞的外壁上軸向開設(shè)有溝槽，在所述的閥腔的內(nèi)壁上 固定有與該溝槽滑動(dòng)配合的防轉(zhuǎn)銷，所述螺桿同軸固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種主要由上述分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器組成的自 動(dòng)循環(huán)分層注水系統(tǒng)，包括井下注水管柱，注水管柱中間隔設(shè)有兩個(gè)以上的分層注水自動(dòng) 循環(huán)開關(guān)器，所述分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器包括軸向開設(shè)有中心注水管道的開關(guān)主體，開 關(guān)主體內(nèi)偏置設(shè)有偏心配水閥，所述偏心配水閥包括閥腔，在中心注水管道的管壁上開設(shè) 有連通閥腔的進(jìn)水孔，在開關(guān)主體的外壁上開設(shè)有與閥腔連通的出水孔，所述的閥腔內(nèi)設(shè) 有閥芯，閥芯通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接在一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，其特征在于，還包括用于給 驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的蓄電池組及用于控制蓄電池組按設(shè)定時(shí)序?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)周期性供電的微處 理器，微處理器的輸入接口與蓄電池組連接，微處理器的輸出接口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，各分層 注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器根據(jù)其安裝的微處理器中設(shè)定的時(shí)序輪流開閉。本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種針對(duì)上述自動(dòng)循環(huán)分層注水系統(tǒng)的注水井自 動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中因不能自動(dòng)控制而導(dǎo)致的人工操作容易出現(xiàn) 失誤的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，在注水管柱中對(duì) 應(yīng)各油層設(shè)置有兩個(gè)以上與油層一一對(duì)應(yīng)的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，各分層注水自動(dòng)循 環(huán)開關(guān)器中設(shè)有用于啟閉注水通道的配水閥，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中的配水閥的閥 芯上分別連接有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中的上分別連接有用于控制蓄電池 組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的微處理器，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器上的微處理器分別設(shè)定有用于控制蓄電 池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電以打開或關(guān)閉注水通道的啟閉時(shí)序，啟閉時(shí)序包括注水通道開啟時(shí) 間、持續(xù)開啟周期、注水通道關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)關(guān)閉周期，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器通過(guò)設(shè) 定的啟閉時(shí)序自動(dòng)輪流開啟和關(guān)閉，針對(duì)各油層按照設(shè)定的周期進(jìn)行循環(huán)注水，實(shí)現(xiàn)井下 油層周期性注水。所述注水管柱中自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器的數(shù)量不超過(guò)4個(gè)。
所述注水管柱通過(guò)地面管線連接有流量控制器和壓力表，由地面人工轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)單
層注水水量。采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以獲得如下效果
①操作簡(jiǎn)單、工作可靠，消除了人為控制容易造成失誤的因素，使得分層注水的效率大 為提高；
②循環(huán)開關(guān)器定期自動(dòng)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)多油層周期性脈沖注水，解決層內(nèi)矛盾，增加層 內(nèi)中低滲透的剩余油波及效率；
③解決層間壓差大，注水井層間竄流的問(wèn)題，提高注水開發(fā)效果；
④地面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單層水量、單層流壓，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)配水量，解決水嘴控制各層水量難度 大問(wèn)題，單層注水量準(zhǔn)確、清楚；不需要井下鋼絲投撈測(cè)試和調(diào)配，降低能耗、提高效率，提 高分注有效期。


圖1為本發(fā)明中分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的注水管柱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;T圖6為本發(fā)明自動(dòng)循環(huán)分層注水方法的注水油層示意圖。
具體實(shí)施例方式為實(shí)現(xiàn)注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水需要在注水管柱中連接的分層注水自動(dòng)循 環(huán)開關(guān)器中集成安裝微處理器，通過(guò)微處理器控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示， 包括中心軸向開設(shè)有注水管道的開關(guān)主體8，開關(guān)主體8的上、下兩端分別通過(guò)螺紋連接有 上接頭1和下接頭9，在開關(guān)主體8內(nèi)偏置設(shè)有偏心配水閥，該偏心配水閥包括軸向開設(shè)的 閥腔11，開關(guān)主體8的內(nèi)、外壁上分別開設(shè)有與該閥腔11連通的進(jìn)水孔10和出水孔12，進(jìn) 水孔10、出水孔12及閥腔11共同組成配水通道。在閥腔11中密封滑動(dòng)裝配有用于開閉 配水通道的閥芯7，閥芯7通過(guò)螺桿、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸上。在 本實(shí)施例中，螺桿5與驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的輸出軸同軸固連，閥芯7采用空心筒狀活塞結(jié)構(gòu)，在該 活塞的上端面開設(shè)有與螺桿5螺紋配合的螺紋孔，在活塞的外壁上軸向開設(shè)有溝槽，在閥 腔11的側(cè)壁上固定有與活塞外壁對(duì)應(yīng)溝槽滑動(dòng)配合用于防止其被螺桿5帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn) 銷6。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上連接有用于控制其按設(shè)定時(shí)序周期性供電的微處理器3，微處理器3 的輸入端連接有蓄電池組2，微處理器3的輸出端連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上。在開關(guān)主體8的外 壁與上接頭1的內(nèi)壁之間密封設(shè)置有一封閉空間，蓄電池組2、微處理器3和驅(qū)動(dòng)電機(jī)4從 上至下依次固定在該封閉空間中。本實(shí)施例中使用的微處理器3采用的是Microchip公司的PIC18F2620單片機(jī)，在 使用前，先在井上試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4開始轉(zhuǎn)動(dòng)直至空心筒狀活塞7打開或關(guān)閉配水通道所需 要的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，然后在微處理器3的時(shí)鐘電路中寫入控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4工作的開啟時(shí)間、持續(xù) 開啟周期、關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)關(guān)閉周期及啟閉配水通道時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，使微處理器在 到達(dá)特定的時(shí)間周期時(shí)能夠發(fā)出起動(dòng)或停止指令。將上述分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器的安裝到注水管柱中組成自動(dòng)循環(huán)分層注水系 統(tǒng)，如圖2所示，本實(shí)施例中，油井井下具有四個(gè)油層22-1、22-2、22-3和22_4，將四個(gè)自動(dòng)循環(huán)開關(guān)17-1、17-2、17-3及17-4和三個(gè)封隔器18相間連接在井下管柱中對(duì)應(yīng)各油層下 至對(duì)應(yīng)位置，在管柱的上部設(shè)有水力錨16，管柱的底部設(shè)有限流閥19、篩管20及絲堵21。 在地面設(shè)置有地面管線33、流量控制器32及壓力表31組成地面流量控制系統(tǒng)。將管柱下 井至設(shè)計(jì)位置。坐封時(shí)，水從地面管線33進(jìn)入油管14，壓力達(dá)到4MPa時(shí)，水力錨16錨牙 張開抓緊套管15內(nèi)壁；壓力達(dá)到SMPa時(shí)，各級(jí)注水封隔器18同時(shí)坐封，實(shí)現(xiàn)油層的層間封 隔。在實(shí)行分層注水前，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器17-1、17-2、17_3及17-4是關(guān)閉的，假設(shè)現(xiàn) 在對(duì)各油層22-1、22-2、22-3和22_4中任意一個(gè)油層進(jìn)行分層注水，單層循環(huán)注水周期是 X天時(shí)，循環(huán)分層周期注水方法的過(guò)程如下
①、若要注油層22-4時(shí)，對(duì)應(yīng)的分層注水循環(huán)開關(guān)器17-4打開，其它分層注水循環(huán)開 關(guān)器17-1、17-2和17-3保持關(guān)閉，見圖3，單注油層22_4，分層注水循環(huán)開關(guān)器17_4中的微 處理器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開啟時(shí)間將蓄電池組2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)4接通并發(fā)出正向旋轉(zhuǎn)信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5正向旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6與對(duì)應(yīng)溝槽配合的阻擋作用下，空 心筒狀活塞7通過(guò)螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)打開注水通道，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)設(shè)定的 時(shí)間后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，空心筒狀活塞7的密封圈到達(dá)閥 腔11的密封配合處關(guān)閉配水通道，自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器17-4進(jìn)入持續(xù)開啟周期，開始注水，通 過(guò)地面流量控制器32調(diào)配注水量，注水X天后，當(dāng)微處理器3工作時(shí)間達(dá)到關(guān)閉時(shí)間，微處 理器3發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5反向旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6的阻擋作 用下，空心筒狀活塞7向下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)設(shè)定時(shí)間后，微處理器3發(fā)出停止信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，空心筒狀活塞7密封圈到達(dá)閥腔11的密封配合處關(guān)閉配水通道， 分層注水循環(huán)開關(guān)器17-4關(guān)閉，開始持續(xù)關(guān)閉周期。分層注水循環(huán)開關(guān)器17-4關(guān)閉，在油 層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降，使不同滲透率小層之間流體進(jìn)行相應(yīng)的不穩(wěn)定交滲流動(dòng)，促 進(jìn)毛管滲吸作用，增大其滲吸深度，擴(kuò)大注入水的波及系數(shù)，提高產(chǎn)油量。就實(shí)現(xiàn)上述的目 的，準(zhǔn)備換層。②、若要注油層22-3時(shí)，對(duì)應(yīng)的分層注水循環(huán)開關(guān)器17-3打開，其它分層注水循 環(huán)開關(guān)器17-1、17-2和17-4保持關(guān)閉，見圖4，單注油層22_3，分層注水循環(huán)開關(guān)器17_3中 的微處理器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開啟時(shí)間將蓄電池組2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)4接通并發(fā)出正向旋轉(zhuǎn)信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5正向旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6與對(duì)應(yīng)溝槽配合的阻擋作用下， 空心筒狀活塞7通過(guò)螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)打開注水通道，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)設(shè)定 的時(shí)間后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器17-3進(jìn)入持續(xù) 開啟周期，開始注水，通過(guò)地面流量控制器32調(diào)配注水量，注水X天后，當(dāng)微處理器3工作 時(shí)間達(dá)到關(guān)閉時(shí)間，微處理器3發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5反向 旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6的阻擋作用下，空心筒狀活塞7向下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)設(shè)定時(shí)間 后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，空心筒狀活塞7密封圈到達(dá)閥腔11的 密封配合處關(guān)閉配水通道，分層注水循環(huán)開關(guān)器17-3關(guān)閉，開始持續(xù)關(guān)閉周期。分層注水 循環(huán)開關(guān)器17-3關(guān)閉，在油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降，使不同滲透率小層之間流體進(jìn)行 相應(yīng)的不穩(wěn)定交滲流動(dòng)，促進(jìn)毛管滲吸作用，增大其滲吸深度，擴(kuò)大注入水的波及系數(shù)，提 高產(chǎn)油量。就實(shí)現(xiàn)上述的目的，準(zhǔn)備換層。③、若要注油層22-2時(shí)，對(duì)應(yīng)分層注水循環(huán)開關(guān)器17-2打開，其它分層注水循環(huán)
6開關(guān)器17-1、17-3和17-4保持關(guān)閉，見圖5，單注油層22_2，分層注水循環(huán)開關(guān)器17_2中 的微處理器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開啟時(shí)間將蓄電池組2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)4接通并發(fā)出正向旋轉(zhuǎn)信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5正向旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6與對(duì)應(yīng)溝槽配合的阻擋作用下， 空心筒狀活塞7通過(guò)螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)打開注水通道，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)設(shè)定 的時(shí)間后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器17-2進(jìn)入持續(xù) 開啟周期，開始注水，通過(guò)地面流量控制器32調(diào)配注水量，注水X天后，當(dāng)微處理器3工作 時(shí)間達(dá)到關(guān)閉時(shí)間，微處理器3發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5反向 旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6的阻擋作用下，空心筒狀活塞7向下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)設(shè)定時(shí)間 后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，空心筒狀活塞7密封圈到達(dá)閥腔11的 密封配合處關(guān)閉配水通道，分層注水循環(huán)開關(guān)器17-2關(guān)閉，開始持續(xù)關(guān)閉周期。分層注水 循環(huán)開關(guān)器17-2關(guān)閉，在油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降，使不同滲透率小層之間流體進(jìn)行 相應(yīng)的不穩(wěn)定交滲流動(dòng)，促進(jìn)毛管滲吸作用，增大其滲吸深度，擴(kuò)大注入水的波及系數(shù)，提 高產(chǎn)油量。就實(shí)現(xiàn)上述的目的，準(zhǔn)備換層。④、若要注油層22-1時(shí)，對(duì)應(yīng)的分層注水循環(huán)開關(guān)器17-1打開，其它分層注水循 環(huán)開關(guān)器17-2、17-3和17-4保持關(guān)閉，見圖6，單注油層22_1，分層注水循環(huán)開關(guān)器17_1中 的微處理器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開啟時(shí)間將蓄電池組2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)4接通并發(fā)出正向旋轉(zhuǎn)信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5正向旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6與對(duì)應(yīng)溝槽配合的阻擋作用下， 空心筒狀活塞7通過(guò)螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)打開注水通道，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正向旋轉(zhuǎn)設(shè)定 的時(shí)間后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器17-1進(jìn)入持續(xù) 開啟周期，開始注水，通過(guò)地面流量控制器32調(diào)配注水量，注水X天后，當(dāng)微處理器3工作 時(shí)間達(dá)到關(guān)閉時(shí)間，微處理器3發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿5反向 旋轉(zhuǎn)，在防轉(zhuǎn)銷6的阻擋作用下，空心筒狀活塞7向下運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4反向旋轉(zhuǎn)設(shè)定時(shí)間 后，微處理器3發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，空心筒狀活塞7密封圈到達(dá)閥腔11的 密封配合處關(guān)閉配水通道，分層注水循環(huán)開關(guān)器17-1關(guān)閉，開始持續(xù)關(guān)閉周期。分層注水 循環(huán)開關(guān)器17-1關(guān)閉，在油層內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定的壓力降，使不同滲透率小層之間流體進(jìn)行 相應(yīng)的不穩(wěn)定交滲流動(dòng)，促進(jìn)毛管滲吸作用，增大其滲吸深度，擴(kuò)大注入水的波及系數(shù)，提 高產(chǎn)油量。就實(shí)現(xiàn)上述的目的，準(zhǔn)備換層?！獋€(gè)循環(huán)注水周期結(jié)束，重復(fù)前面①、②、③、④步驟，進(jìn)行下一輪周期注水，如此 循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器定期自動(dòng)開啟-關(guān)閉-開啟的周期性循環(huán)。連接在注水管 柱中的每一個(gè)自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器上分別設(shè)置不同的時(shí)序，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器根據(jù)自身微處理 器中設(shè)定的時(shí)序輪換開閉，從而達(dá)到注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水。分層注水時(shí)，地面控制系統(tǒng)的流量控制器2顯示對(duì)應(yīng)油層的注水量，壓力表1顯示 對(duì)應(yīng)油層的注入流壓，流量控制器2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注入流量，流量變化隨時(shí)通過(guò)流量控制器2調(diào) 節(jié)注水量；同時(shí)根據(jù)壓力變化情況，可以判斷對(duì)應(yīng)油層的吸水狀況，井下管柱情況，如壓力 突然升高，可以判斷井下有堵塞，則需要進(jìn)行洗井處理。洗井時(shí)，注入水通過(guò)地面管線33進(jìn)入套管15環(huán)空，從上到下依次經(jīng)過(guò)各注水封隔 器18的洗井通道，到達(dá)管柱底部絲堵21，從篩管20、限流閥19進(jìn)入油管14內(nèi)，一直上行從 井口油管返出，循環(huán)洗井，清除井底臟物、垢等。解封時(shí)，上提井下管柱，各注水封隔器18解封，膠筒回彈解封，起出管柱。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，在實(shí)際應(yīng)用中，安裝在注水管柱上的循環(huán)開關(guān)器7 可以為2 4個(gè)，根據(jù)油井中油層的實(shí)際情況靈活配置。
權(quán)利要求
一種分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，包括軸向開設(shè)有中心注水管道的開關(guān)主體，開關(guān)主體內(nèi)偏置設(shè)有偏心配水閥，所述偏心配水閥包括閥腔，在中心注水管道的管壁上開設(shè)有連通閥腔的進(jìn)水孔，在開關(guān)主體的外壁上開設(shè)有與閥腔連通的出水孔，所述的閥腔內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接在一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，其特征在于，還包括用于給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的蓄電池組及用于控制蓄電池組按設(shè)定時(shí)序?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)周期性供電的微處理器，微處理器的輸入接口與蓄電池組連接，微處理器的輸出接口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，其特征在于，在所述開關(guān)主體的 上、下兩端分別連接有上、下接頭，在所述的上接頭的內(nèi)壁與開關(guān)主體的外壁之間設(shè)有一封 閉空間，所述的蓄電池組、微處理器及驅(qū)動(dòng)電機(jī)均固定安裝在該封閉空間中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與 閥芯之間采用螺桿、螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，其特征在于，所述的閥芯為沿開 關(guān)主體軸向與閥腔內(nèi)壁密封滑動(dòng)裝配的空心筒狀活塞，活塞的上端面中心軸向開設(shè)有螺紋 孔，在活塞的外壁上軸向開設(shè)有溝槽，在所述的閥腔的內(nèi)壁上固定有與該溝槽滑動(dòng)配合的 防轉(zhuǎn)銷，所述螺桿同軸固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上。
5.一種自動(dòng)循環(huán)分層注水系統(tǒng)，包括井下注水管柱，注水管柱中間隔設(shè)有兩個(gè)以上的 分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，所述分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器包括軸向開設(shè)有中心注水管道的 開關(guān)主體，開關(guān)主體內(nèi)偏置設(shè)有偏心配水閥，所述偏心配水閥包括閥腔，在中心注水管道的 管壁上開設(shè)有連通閥腔的進(jìn)水孔，在開關(guān)主體的外壁上開設(shè)有與閥腔連通的出水孔，所述 的閥腔內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接在一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，其特征在于，還 包括用于給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電的蓄電池組及用于控制蓄電池組按設(shè)定時(shí)序?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)周期性 供電的微處理器，微處理器的輸入接口與蓄電池組連接，微處理器的輸出接口與驅(qū)動(dòng)電機(jī) 連接，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器根據(jù)其安裝的微處理器中設(shè)定的時(shí)序輪流開閉。
6.一種注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，其特征在于，在注水管柱中對(duì)應(yīng)各油層設(shè) 置有兩個(gè)以上與油層一一對(duì)應(yīng)的分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中 設(shè)有用于啟閉注水通道的配水閥，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中的配水閥的閥芯上分別連 接有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，各分層注水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中的上分別連接有用于控制蓄電池組向驅(qū)動(dòng)電 機(jī)供電的微處理器，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器上的微處理器分別設(shè)定有用于控制蓄電池組向驅(qū)動(dòng) 電機(jī)供電以打開或關(guān)閉注水通道的啟閉時(shí)序，啟閉時(shí)序包括注水通道開啟時(shí)間、持續(xù)開啟 周期、注水通道關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)關(guān)閉周期及啟閉注水通道時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，各分層注 水自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器通過(guò)設(shè)定的啟閉時(shí)序自動(dòng)輪流開啟和關(guān)閉，針對(duì)各油層按照設(shè)定的周期 進(jìn)行循環(huán)注水，實(shí)現(xiàn)井下油層周期性注水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，其特征在于，所述注水 管柱中自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器的數(shù)量不超過(guò)4個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，其特征在于，所述注水 管柱通過(guò)地面管線連接有流量控制器和壓力表，由地面人工調(diào)節(jié)單層注水水量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種注水井自動(dòng)循環(huán)分層周期注水方法，在注水管柱中對(duì)應(yīng)各油層設(shè)置有兩個(gè)以上的自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器中用于開閉偏心配水閥的電機(jī)上分別連接有微處理器，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器上的微處理器分別設(shè)定有啟閉時(shí)序，各自動(dòng)循環(huán)開關(guān)器通過(guò)設(shè)定的時(shí)序自動(dòng)輪換開啟和關(guān)閉，對(duì)各油層進(jìn)行循環(huán)注水，實(shí)現(xiàn)井下油層周期性脈沖注水。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、工作可靠、成功率高，不用人工控制，去除了人為控制容易造成失誤的因素，提高了注水開發(fā)效果。
文檔編號(hào)E21B43/20GK101936149SQ20101028506
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者劉明堯, 彭元東, 楊康敏, 王小勇, 馬宏偉, 黃春燕 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院