一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统及方法，所述的注气系统包括地面控制器和多个井下智能配气器，多个所述的井下智能配气器分别通过油管连接依次下入注入井下的注气层，其中，所述地面控制器与每个井下智能配气器均采用无线波码通信方式通信，所述地面控制器通过无线波码通信方式对注入井下的每层井下智能配气器的采集数据进行实时监测和流量调控，所述地面控制器并对采集数据进行分析和处理，然后无线调控每层井下智能配气器的CO2注入量。本发明专利技术通过地面控制器与井下智能配气器的双向无线波码通信，实时监控分层温度、压力、密度、流量等数据，同时无线波码通信方式的实现，可以不需要防腐钢丝、防腐电缆，还可实现带压作业。还可实现带压作业。还可实现带压作业。

【技术实现步骤摘要】
一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统及方法


[0001]本专利技术属于油田分层注气
，具体涉及一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统及方法。

技术介绍

[0002]由于CO2（二氧化碳）是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、黏度下降，还可以降低油水间的界面张力。在油田注气方面与其他驱油技术相比，CO2驱油具有适用范围大、驱油成本低和采油率高等显著优点。
[0003]当前，通过向地层注入CO2来驱油越来越受到业界重视，一方面是油田开发的需要，另一方面是温室气体减排的需要。CO2驱油技术已经发展了很多年，目前的注气技术主要还是笼统注入，但是笼统注入的CO2会沿渗透率高的方向突进，造成气窜，导致油层无法有效动用，因此需要采用CO2分层注入技术，提高油田的开发效果。
[0004]目前，CO2分层注入技术不够成熟，现有技术一类是采用双管分注，增加一套管柱后成本较高，且仅适用于两层分注井，并且管线防腐、气窜密封问题严重；另一类是采用机械结构的井下配气器，同时需要采用钢丝下测调仪进行测调，无法实现井下分层气量自动调节、井下超临界CO2流量准确测量以及无法实时录取分层流量、压力、温度等数据。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统及方法，其使用地面控制器通过无线波码通信方式实现对井下智能配气器采集数据的实时监测和流量调控，可以实现分层气量的精细调控和井下超临界CO2准确测量，同时解决了现有CO2笼统注入时纵向注入不均、气窜及防腐的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，包括地面控制器和多个井下智能配气器，多个所述的井下智能配气器分别通过油管连接依次下入注入井的注气层，其特征在于：所述地面控制器与每个所述井下智能配气器采用无线波码通信方式通信，所述地面控制器通过无线波码通信方式对注入井的每层所述井下智能配气器的采集数据进行实时监测和流量调控，所述地面控制器并对所述的采集数据进行分析和处理，然后无线调控每层所述井下智能配气器的CO2注入量。
[0007]进一步，所述的地面控制器包括控制器无线通信单元，所述的井下智能配气器包括配气器主控组件，所述配气器主控组件包括配气器无线通信单元，所述控制器无线通信单元与所述配气器无线通信单元通过无线波码通信方式通信。
[0008]进一步，所述地面控制器还包括控制器主控单元、井口参数采集单元和地面电动调节机构，所述控制器无线通信单元的接收部分是由控制器主控单元连接的井口参数采集单元中的压力波变化获取，所述控制器无线通信单元的发送部分与所述地面电动调节机构连接；所述控制器主控单元通过控制器无线通信单元和地面电动调节机构实现地面流量调
节并配合产生地面无线波码通信的发送码，实现地面到井下数据的发送。
[0009]进一步，所述配气器主控组件还包括配气器主控单元、配气器无线通信单元、井下参数采集单元和气嘴调控单元，所述配气器无线通信单元的接收部分是由配气器主控单元连接的井下参数采集单元中的压力波变化获取；所述配气器无线通信单元的发送部分与所述的气嘴调控单元连接，所述配气器主控单元通过配气器无线通信单元和气嘴调控单元实现井下流量调节并配合产生井下无线波码通信的发送码，实现井下到地面数据的发送。
[0010]进一步，所述井下智能配气器还包括外护管，所述外护管的上、下端分别设置有与油管连接的上接头和下接头，所述的外护管内轴向设置有中心过流管和气嘴组件，所述的中心过流管上下端分别连通所述上接头和下接头后与两端的所述油管贯通；所述的气嘴组插设在所述的下接头上，所述下接头的外周上设置有与所述气嘴组件下端贯通的注气孔，所述下接头的内腔设置有与所述中心过流管的下端和所述气嘴组件的下端连通的密度流量检测孔，所述下接头的内腔还设置有贯通所述内腔周面的压力温度检测孔，所述主控组件设置在所述中心过流管的外周并控制所述气嘴组件以调节所述注气孔的CO2注入量。
[0011]进一步，所述下接头的上端设置有与所述压力温度检测孔连通的井下压力传感器和井下温度传感器，所述的密度流量检测孔内设置有井下密度流量检测组件，所述气嘴组件包括气嘴机构和调节机构，所述的气嘴机构设置在所述下接头上与所述注气孔和密度流量检测孔接通，所述中心过流管外周的外护管内设置有电池组件，所述电池组件与所述主控组件和所述调节机构电连接。
[0012]进一步，所述的气嘴机构包括套筒，所述套筒的外周设置有与所述的注气孔相对的气嘴口，所述套筒内设置有阀芯，所述阀芯的一端连接所述的调节机构，所述调节机构控制所述阀芯沿所述的套筒轴向移动以开闭所述气嘴口的开度。
[0013]进一步，所述气嘴调控单元与所述调节机构电连接，气嘴调控单元控制所述调节机构调控气嘴口的开度以控制CO2注入量。
[0014]本专利技术还提供一种用于CO2注入井的无线调控分层注气方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤S1，井下智能配气器从休眠状态唤醒、接收和解析地面控制器发送的命令；步骤S2，井下智能配气器判断接收数据中的地址是否与其自身地址匹配；如果匹配，执行下一步骤S3；如果不匹配，执行步骤S6；步骤S3，井下智能配气器判断接收数据中的命令为读取参数命令的处理；步骤S4，井下智能配气器判断接收数据中的命令为控制命令的处理；步骤S5，井下智能配气器通过无线波码通信方式应答地面控制器；步骤S6，井下智能配气器进入休眠状态。
[0015]进一步，所述步骤S1，具体为通过约定的唤醒波码规则唤醒井下设备，然后井下设备开始监测地面控制器发送波码，根据约定的波码通信规则解析数据，从而得到接收的数据流；所述步骤S2，具体为判断地面控制器是否给本层井下智能配气器发送命令，若是，则地址匹配，继续执行下一步骤S3，若不是，则地址不匹配，执行步骤S6；所述步骤S3，具体为判断地面控制器的发送命令类型为读取参数命令，并进行相应的温度、压力、密度和流量数据的读取，并将要应答的数据进行组帧；
所述步骤S4，具体为判断地面控制器的发送命令类型为控制命令，井下智能配气器则根据地面控制器的命令要求进行气嘴口开度的调节，以实现对应油层的CO2注入量的调控，同时将执行结果的应答数据组帧；所述步骤S5，具体为井下智能配气器将组帧的应答数据通过无线波码通信方式发送给所述地面控制器；所述步骤S6，具体为所述井下智能配气器通过无线波码通信完成后，重新进入低功耗的休眠状态。
[0016]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术的无线调控分层注气系统中，地面控制器支持以无线波码通信方式与井下智能配气器双向通信，不同层的井下智能配气器分别和油管连接，随油管一起下入井下，每层的井下智能配气器通过电池供电与地面控制器无线波码通信，地面控制器实时监控分层的温度、压力、密度和流量等数据，同时无线波码通信方式的实现，可以不需要防腐钢丝、防腐电缆，还可实现带压作业。
[0017]2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，包括地面控制器（1）和多个井下智能配气器（2），多个所述的井下智能配气器（2）分别通过油管（3）连接依次下入注入井下的注气层，其特征在于：所述地面控制器（1）与每个所述井下智能配气器（2）采用无线波码通信方式通信，所述地面控制器（1）通过无线波码通信方式对注入井下的每层所述井下智能配气器（2）的采集数据进行实时监测和流量调控，所述地面控制器（1）并对所述的采集数据进行分析和处理，然后无线调控每层所述井下智能配气器（2）的CO2注入量。2.根据权利要求1所述的一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，其特征在于：所述的地面控制器（1）包括控制器无线通信单元（1
‑
5），所述的井下智能配气器（2）包括主控组件（2
‑
6），所述主控组件（2
‑
6）包括配气器无线通信单元（2
‑6‑
5），所述控制器无线通信单元（1
‑
5）与所述配气器无线通信单元（2
‑6‑
5）通过无线波码通信方式通信。3.根据权利要求2所述的一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，其特征在于：所述地面控制器（1）还包括控制器主控单元（1
‑
2）、井口参数采集单元（1
‑
3）和地面电动调节机构（1
‑
6），所述控制器无线通信单元（1
‑
5）的接收部分是由控制器主控单元（1
‑
2）连接的井口参数采集单元（1
‑
3）中的压力波变化获取，所述控制器无线通信单元（1
‑
5）的发送部分与所述地面电动调节机构（1
‑
6）连接；所述控制器主控单元（1
‑
2）通过控制器无线通信单元（1
‑
5）和地面电动调节机构（1
‑
6）实现地面流量调节并配合产生地面无线波码通信的发送码，实现地面到井下数据的发送。4.根据权利要求2或3所述的一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，其特征在于：所述主控组件（2
‑
6）还包括配气器主控单元（2
‑6‑
2）、配气器无线通信单元（2
‑6‑
5）、井下参数采集单元（2
‑6‑
3）和气嘴调控单元（2
‑6‑
6），所述配气器无线通信单元（2
‑6‑
5）的接收部分是由配气器主控单元（2
‑6‑
2）连接的井下参数采集单元（2
‑6‑
3）中的压力波变化获取；所述配气器无线通信单元（2
‑6‑
5）的发送部分与所述的气嘴调控单元（2
‑6‑
6）连接，所述配气器主控单元（2
‑6‑
2）通过配气器无线通信单元（2
‑6‑
5）和气嘴调控单元（2
‑6‑
6）实现井下流量调节并配合产生井下无线波码通信的发送码，实现井下到地面数据的发送。5.根据权利要求4所述的一种用于CO2注入井的无线调控分层注气系统，其特征在于：所述井下智能配气器（2）还包括外护管（2
‑
2），所述的外护管（2
‑
2）上下端分别设置有与油管（3）连接的上接头（2
‑
1）和下接头（2
‑
7），所述的外护管（2
‑
2）内轴向设置有中心过流管（2
‑
5）和气嘴组件（2
‑
4），所述的中心过流管（2
‑
5）上下端分别连通所述上接头（2
‑
1）和下接头（2
‑
7）后与两端的所述油管（3）贯通；所述的气嘴组件（2
‑
4）插设在所述的下接头（2
‑
7）上，所述下接头（2
‑
7）的外周上设置有与所述气嘴组件（2
‑
4）下端贯通的注气孔（2
‑7‑
1），所述下接头（2
‑
7）的内腔设置有与所述中心过流管（2
‑
5）的下端和所述气嘴组件（2
‑
4）的下端连通的密度流量检测孔（2
‑7‑
3），所述下接头（2
‑
7）的内腔还设置有贯通所述内腔周面的压力温度检测孔（2
‑7‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李希孝，兰孟平，孟林波，杨瑞军，夏成涛，牛云鹏，
申请(专利权)人：西安洛科电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：