地面智能生命周期管理器及水井智能生命周期管理系统的制作方法

1.本实用新型属于油田注水测试技术领域，具体涉及一种地面智能生命周期管理器及水井智能生命周期管理系统。


背景技术：

2.我国油田多为多层系、非均质构造，采用注水开发方式。由于层系多，各地层的物性差异较大，各地层吸水量不同，为了实时监测各注水层吸水状况，进行精细配水，提出了水井智能分层注水技术。
3.水井智能分层注水技术每个注水层安装井下智能分注仪，层间用过电缆封隔器隔开，通过电缆连接到地面控制器进行井下分层注入流量、温度、压力等参数进行监测，并根据地面命令对智能分注仪水嘴进行开度调节，调节注入流量，实现分层注水。
4.但是目前水井智能分层注水技术，只对分层注入流量、温度、压力参数进行监测，只能根据地面命令被动的对分层流量进行调节。无法对整个系统的工作运行状态进行监测，当系统运行出现异常时，特别时井下智能分注仪工作仪出现异常不能进行提前预警与故障分析，只能起井作业修理，且提井后整个环境状态已经改变，不能有效的进行故障分析，还造成正常生产注水的时间浪费。井下智能分注仪长期工作在井下，受井下温度造成元器件老化，传感器参数漂移，井下仪测量管道结垢造成受测量通道流场变化，使井下压力、流量测量值误差逐渐增大。
5.目前水井智能分注系统无法进行分层流量校准，只能起井作业在进行流量标检。
6.井下分注仪只有收到地面控制命令后，被动的进行水嘴调节，水嘴组件长期处于静止状态容易造成调节通道结垢，堵塞无法正常工作。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种地面智能生命周期管理器及水井智能生命周期管理系统。
8.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
9.本实用新型实施例提供一种地面智能生命周期管理器，包括来水管线、调节阀、执行器、数据处理模块、注入管线、流量自控模块，垂直设置的所述来水管线与水平设置的注入管线之间设置调节阀，所述调节阀的上部设置执行器用于控制调节阀的状态，所述流量自控模块分别设置在来水管线、调节阀、注入管线上，所述数据处理模块位于执行器一侧并且与执行器、流量自控模块连接，所述数据处理模块与井下的智能分注仪连接。
10.上述方案中，所述流量自控模块包括来水压力传感器、注入压力传感器、温度传感器、流量计，所述来水压力传感器、流量计设置在来水管线上，所述注入压力传感器设置在注入管线上，所述温度传感器设置在执行器内；所述来水压力传感器、注入压力传感器、温度传感器、流量计分别与数据处理模块连接。
11.上述方案中，所述数据处理模块包括主控cpu、电源控制电路、供电电源、发解码控
制电路、通信单元，所述供电电源通过电源控制电路与主控cpu连接，所述电源控制电路还与井下的智能分注仪连接用于供电，所述主控cpu通过发解码控制电路与井下的智能分注仪连接用于调整其工作状态，所述主控cpu通过通信单元与远程端连接，所述主控cpu与流量自控单元连接。
12.上述方案中，所述主控cpu还分别连接触摸显示屏、存储单元、时钟单元、 flash单元。
13.上述方案中，所述主控cpu通过rs485
‑
1端口与流量计连接，所述主控cpu 通过输出4
‑
20ma模拟量控制执行器，所述主控cpu通过模/数转换器分别与来水压力传感器、注入压力传感器、温度传感器连接。
14.上述方案中，所述通信单元采用网卡或wifi模块或4g模块。
15.上述方案中，所述调节阀包括壳体、推力杆、阀片，所述推力杆贯穿设置在壳体内，所述推力杆的上端与执行器连接，下端与阀片连接。
16.本实用新型实施例提供一种水井智能生命周期管理系统，包括智能分注仪、远程端、如上述方案中任意一项所述的地面智能生命周期管理器、井上设置的采油树、过电缆封隔器，所述采油树下侧的井下部分依次间隔设置过电缆封隔器、智能分注仪，所述地面智能生命周期管理器的注入管线与采油树连接，所述地面智能生命周期管理器通过无线或者有线方式与远程端连接。
17.与现有技术相比，本实用新型能够全自动的对每个地层注入流量实现实时监测与控制，数据分析，并实时监测井下仪器各电参数的运行状态，定期对井下流量、压力进行标定校准，并对整个系统进行生命周期管理和提前预警处理，实现对每个地层注入水进行长期有效管控，达到精细配注的目的。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例一种地面智能生命周期管理器的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例一种地面智能生命周期管理器的剖视图；
20.图3为本实用新型实施例一种地面智能生命周期管理器中数据处理模块的连接示意图；
21.图4为本实用新型实施例一种水井智能生命周期管理系统的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.本实用新型实施例一种地面智能生命周期管理器，如图1
‑
3所示，包括来水管线1、调节阀2、执行器3、数据处理模块4、注入管线5、流量自控模块6，垂直设置的所述来水管线1与水平设置的注入管线5之间设置调节阀2，所述调节阀2的上部设置执行器3用于控制调节阀2的状态，所述流量自控模块6 分别设置在来水管线1、调节阀2、注入管线5上，所述数据处理模块4位于执行器3一侧并且与执行器3、流量自控模块6连接，所述数据处理模块4与井下的智能分注仪7连接。
24.井下的智能分注仪7通过油管连接，安装在各个注水层，层间用过电缆封隔器11隔开，智能分注仪7通过电缆连接到地面智能生命周期管理器，地面智能生命周期管理器通过电缆与智能分注仪7进行双向通信。
25.智能分注仪7采集井下各层注入流量、注入压力、地层压力、温度，水嘴开度、仪器供电电压、关键器件电气参数，并对水嘴开度进行调节，对电机运行参数进行采集。
26.地面智能生命周期管理器安装在注水管线5上，采用集成式结构，包含数据处理模块4与流量自控单元6。
27.所述流量自控单元6含有开关型电动调节阀、流量短节、来水压力传感器、注入压力传感器，具备恒流与恒压控制功能。
28.所述数据处理模块4可实时获取井下各层注入仪采集的注入流量、压力、温度、水嘴开度以及各工作点的电气参数，同时通过实现地面流量自控单元获取地面来水压力、注入流量，注入压力、注入阀门开度以及各工作电气参数，结合注水作业制度、地面与井下采集的数据，进行数据统计分析，指定合理的注水作业制度与仪器运行制度，并对井下智能分注仪的进行流量自动调节与标定校准，达到整个系统长期正常工作的目的，实现精细注水与智能生命周期管理。
29.本实用新型实现了数据的长期监测，并定期对水嘴进行蠕动调节，降低水嘴处积垢遇卡风险。
30.实现了智能分注仪7的压力、流量等参数定期标定、校准，提高确保长期测量的准确性。
31.通过恒压或恒流控制可大大降低地层或是地面压力扰动对智能分注仪7的影响，减少井下仪自动测调触发概率，提高仪器精度。
32.通过恒压或恒流控制避免突发性过流过注事件的发生，造成井下仪器的损坏。
33.本实用新型实时运行分析及故障提前预测，可提高产品工作性能，降低运维成本，延长仪器生命周期；提供全生命周期的管理方案，包含注水作业流程监控管理、井场信息管理、井信息管理、历史数据管理、事件信息管理、用户信息管理以及角色信息管理，透明化和和可追溯管理为决策支持的一部分帮助管理层的决策，可提升人员效率，实现生产优化。
34.所述流量自控模块6包括来水压力传感器61、注入压力传感器62、温度传感器63、流量计64，所述来水压力传感器61、流量计64设置在来水管线1上，所述注入压力传感器62设置在注入管线5上，所述温度传感器63设置在执行器3内；所述来水压力传感器61、注入压力传感器62、温度传感器63、流量计64分别与数据处理模块4连接。
35.所述数据处理模块4包括主控cpu41、电源控制电路42、供电电源43、发解码控制电路44、通信单元45，所述供电电源43通过电源控制电路42与主控 cpu41连接，所述电源控制电路42还与井下的智能分注仪7连接用于供电，所述主控cpu41通过发解码控制电路44与井下的智能分注仪7连接用于调整其工作状态，所述主控cpu41通过通信单元45与远程端8连接，所述主控cpu1与流量自控单元6连接。
36.所述主控cpu41还分别连接触摸显示屏47、存储单元48、时钟单元49、 flash单元50。
37.所述主控cpu41通过rs485
‑
1端口与流量计64连接，所述主控cpu41通过输出4
‑
20ma模拟量控制执行器3，所述主控cpu41通过模/数转换器分别与来水压力传感器61、注入
压力传感器62、温度传感器63连接。
38.所述通信单元45采用网卡或wife模块或4g模块。
39.具体地，通过rs485
‑
1端口与流量计64相连进行流量数据获取，通过 4～20ma控制流量自控单元的执行器3，进行调节阀2的调节控制，通过adc对来水压力和注入压力进行采集与数据解释。
40.电源控制电路42给智能分注仪7提供供电，并通过发解码电路44实现井下数据的获取与命令控制，同时对采集的数据进行计算分析存储，并通过 rs485
‑
2端口进行数据就地显示与控制，通过网卡或wife模块或4g模块把数据传输到远程终端。
41.所述数据处理模块4具备数据采集分析、自动调节与校准、生命周期管理、数字化等功能，具体功能与方法如下：
42.数据采集
43.(1)对井口来水压力、注入流量、注入压力以及井下各层分注仪的压力、流量、温度，水嘴开度等数据采集与水嘴开度控制。
44.(2)进行井下各层分注仪电压、电流以及电机运行等电气参数的采集。
45.(3)基于采集到的数据进行统计分析，可以实时监控注水工作的进展与设备的运行状态。
46.自动调节与校准功能
47.采集进行分层注入流量与注水制度设定的分注流量进行对比，超出预设范围时，自动调节水嘴开度进行流量调节。
48.各分层总注入量与注水制度设定的总注入流量进行对比，超出预设范围时结合注水周期指定自动校准制度。停注进行流量零点校准，轮注及关闭其它层分注仪只打开一层分注仪进行流量系数校准。
49.完成校准后更新流量系数后，分析校准后的流量与注水制度要求的总流量与分注流量是否满足要求，如无法满足原分层注入量，说明随着底层压力的变化原注水作业制度需优化，结合地面注入压力、与地层压力的变化情况，给出新的注水作业制度。
50.生命周期管理
51.(1)提升设备运行性能，延长使用生命周期
52.通过采集井下仪器总线与其他重要系统的工作电压、工作电流、工作温度等数据，计算关键点芯片以及功率器件功耗情况，得出最优工作参数，避免电气元件的超额损耗。
53.(2)智能故障预警，降低运维成本
54.通过采集井下压力、温度、流量以及电压、电流等数据与原仪器运行参数比较，如出现电流电压、功耗异常及时优化运行制度，并进行设备故障预警分析，通过提前修复和处理故障隐患，从而避免或降低故障的发生，降低整体运维成本。
55.(3)智能分析，实现生产优化
56.定期分析地面注入压力、流量以及底层压力的变化规律，优化制定注水方案，实现生产优化，精细注水。
57.数据远传与生产优化
58.具有配套的数据远传设备，通过无线连接方式，连接到远程，进行注水作业流程监控管理、井场信息管理、井信息管理、历史数据管理、事件信息管理、用户信息管理以及角色
信息管理，透明化和和可追溯管理为决策支持的一部分帮助管理层的决策，可提升人员效率，实现生产优化。
59.所述调节阀2包括壳体21、推力杆22、阀片23，所述推力杆22贯穿设置在壳体21内，所述推力杆22的上端与执行器3连接，下端与阀片23连接。
60.本实用新型安装在注水管线5上，来水管线1连接油田来水管线，经过流量计64进行注入流量测量，来水压力传感器61测量来水压力，执行器3控制推力杆22实现阀片23开度调节，从而进行流量以及注入压力的调节，注入压力传感器62测量注水管线5的注入压力。
61.本实用新型实施例还提供一种水井智能生命周期管理系统，如图4所示，包括智能分注仪7、远程端8、地面智能生命周期管理器9、井上设置的采油树 10、过电缆封隔器11，所述采油树10下侧的井下部分依次间隔设置过电缆封隔器11、智能分注仪7，所述地面智能生命周期管理器9的注入管线5与采油树10连接，所述地面智能生命周期管理器9通过无线或者有线方式与远程端8 连接。
62.远程端8通过无线网络与地面智能生命周期管理器9相连，可是显示数据实时显示，故障提前预测，提供全生命周期的管理方案，包含注水作业流程监控管理、井场信息管理、井信息管理、历史数据管理、事件信息管理、用户信息管理以及角色信息管理，透明化和和可追溯管理为决策支持的一部分帮助管理层的决策，可提升人员效率，实现生产优化。
63.每个注水层安装智能分注仪7，层间用过电缆封隔器11隔开，通过电缆连接到地面生命周期管理器9，通过电缆进行数据通信与命令控制，地面生命周期管理器2通过无线网络传输到远程端8。
64.所述远程端8提供全生命周期的管理方案。包含注水作业流程监控管理、井场信息管理、井信息管理、历史数据管理、事件信息管理、用户信息管理以及角色信息管理，以及优化生产决策，故障预警。
65.所述智能分注仪7实现进行分层注入流量、注入压力、底层压力、温度、电气参数的测量以及水嘴开度调节。
66.本实用新型安装在注水管线5上，来水管线1连接油田来水管线，经过流量计64进行注入流量测量，来水压力传感器61测量来水压力，执行器3控制推力杆22实现阀片23开度调节，从而进行流量以及注入压力的调节，注入压力传感器62测量注入压力，注水管线5的注入口连接井口采油树10给井下进行分层注水。
67.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。