油田井下壓控開關(guān)智能配水技術(shù)應(yīng)用分析

艾爾肯·艾拜

【摘要】對于目前智能配水技術(shù)，傳統(tǒng)配水器均需要對井下機構(gòu)實行反復(fù)地投撈作業(yè)，這樣不僅會增加工程作業(yè)的成本，同時還很耗時費力，尤其在井下機構(gòu)結(jié)垢和腐蝕以后，使其不能很好地進行投撈作業(yè)，以致于施工周期大延長。本文筆者就某油田所引進的井下壓控開關(guān)智能配水技術(shù)進行研究和分析，在不動管柱的條件下，在地面上實現(xiàn)開、關(guān)井控制和井下調(diào)配工作，相對于常規(guī)的分注工藝而言，其能夠有效地減少調(diào)試的費用以及投撈水嘴的工作量，具有施工周期短、安全可靠、操控方便以及成本等特點，提高了分注的效果。

【關(guān)鍵詞】壓控開關(guān) 分注井 智能配水 技術(shù)

因井下油套管的質(zhì)量變差、測試工具老化或者分注斜井的增多等各項因素的影響，導(dǎo)致斜井和老井在進行水量調(diào)配的時候，出現(xiàn)遇阻或者遇卡的現(xiàn)象較為頻繁。近年來隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，信息技術(shù)的不斷進步，雖然在水井分注工藝上進行了相應(yīng)的技術(shù)改變，并引進了一些新技術(shù)和新工藝，但是傳統(tǒng)配水器在進行井下作業(yè)的時候都需要反復(fù)進行投撈，這樣不僅會耗時費力，同時還會增加成本，尤其是當(dāng)井下機構(gòu)結(jié)垢和腐蝕的時候，投撈作業(yè)的不成功時常發(fā)生，導(dǎo)致施工的工期大大延長，對于當(dāng)前油田建設(shè)而言，傳統(tǒng)分層注水已經(jīng)不能對井下機構(gòu)各層實行精細地配水，為了有效地解決這一問題，通過不斷地調(diào)查研究，本文筆者就以某油田的井下壓控開關(guān)智能配水技術(shù)進行詳細地闡述。

1 壓控開關(guān)的概述

1.1 壓控開關(guān)的工作原理

壓控開關(guān)工作的核心是通過機電一體化以及壓力傳感技術(shù)，來測量注水井的井下各層的注水量，針對各層配注的相關(guān)要求，對各層的注入量進行調(diào)節(jié)。壓控開關(guān)的井下工具主要有可調(diào)式水嘴、芯片、電動機、電源以及壓力傳感等。其地面部分把井底要設(shè)置的孔徑大小壓力碼轉(zhuǎn)為壓力波動，接著再通過井筒中的相關(guān)介質(zhì)將壓力波動、傳遞到井下的壓力傳感器，通過芯片把壓力傳感器所接收的壓力波動轉(zhuǎn)化成為孔徑大小的指令傳遞到電動機中，電動機通過帶動傳動裝置來調(diào)節(jié)水嘴的孔徑，促使其能夠達到地面上對井下各層配注的需求。

1.2 壓控開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成

壓控開關(guān)主要是由地面電腦軟件的設(shè)定裝置和井下的分注工具這兩部分所構(gòu)成的。

（1）井下分注工具。壓控開關(guān)中的井下分注工具主要是由電池、軟件轉(zhuǎn)換芯片、可調(diào)式進水口、壓力傳感接收器、電動機以及電池筒等所組成，其主要如圖一所示。其中可調(diào)節(jié)式進水口的主要主要功能就是通過調(diào)節(jié)孔徑的大小來控制進水量，以此達到分層配注的目的，在進水筒的外壁上有4個對稱的可調(diào)節(jié)式的進水口，調(diào)節(jié)進水口孔徑主要是由電動機來完成的，其孔徑的調(diào)節(jié)范圍在1—5mm，每調(diào)節(jié)一次以后要變動0.3mm。而壓力傳感器主要采用的是硅疊硅隔離膜片技術(shù)，這種技術(shù)是一種比較復(fù)雜的三層半導(dǎo)體工藝相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)具有很高的可靠性，壓力傳感器的主要功能是用于接受地面壓力的波動，通過井筒中的水將地面壓力波動傳遞到井底中，相對于傳統(tǒng)的工藝而言，其地面信息傳遞到井底不需要電纜。

1.3 該技術(shù)的實際應(yīng)用以及效果分析

在2007年，長慶隴東油田引進了該技術(shù)，并在現(xiàn)場進行了實施。在該油田中，有一口一封二級的偏心分層注水井，全井的配注為35 m3/d，其上層的配注為25 m3/d，下層的配注為10 m3/d。在注水井實行檢串作業(yè)的時候，在地面應(yīng)該把壓控開關(guān)設(shè)置為關(guān)閉的狀態(tài)，再將其放入到井底，同時井下2層的可調(diào)水嘴孔設(shè)置為0，便于坐封，檢串結(jié)束以后，其坐封正常，方可進行現(xiàn)場的調(diào)試，通過調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)分層配注的合格率達到了100%，其調(diào)配的過程主要如下：

（1）在地面上把壓控開關(guān)臨界的壓力設(shè)置為3.0MPa，當(dāng)注水井油壓表的壓力值大于3.0 MPa的時候，其壓控開關(guān)應(yīng)該默認(rèn)為高壓；如果油壓表的壓力值小于3.0 MPa的時候，壓力孔開關(guān)應(yīng)該默認(rèn)為低壓。

（2）在調(diào)配分注井的時候，應(yīng)該從最下層依次地往最上層進行調(diào)配，避免打開封隔器的洗井通道。根據(jù)以往的調(diào)配經(jīng)驗，把第二層可調(diào)水嘴的直徑設(shè)置到第8檔，其孔徑值為φ3.0 mm，確保其在可調(diào)范圍內(nèi)的中間值。此外，在調(diào)配分層注水量的時候，不需要進行動力測試，由技術(shù)人員通過流量表、注水閥門以及壓力表一次性完成調(diào)配。

圖4 井筒卸壓時的井口流程

（3）具體打碼操作流程主要如下：第一，明確注水井的井口油管和套管的進出口閥是否完好，壓力表和閥組間的水表是否完好；第二，把高壓放空水龍袋接到放空管處，以此確保在進行卸壓的時候，水流能夠及時地排進排污池中，不會污染井場；第三，把閥組之間該單井的注水閥開到最大，并記錄該井在正注的時候油壓表值從0上升到3.0 MPa這一過程所需的時間，再記錄井口壓力從7.0 MPa卸壓到3.0 MPa時所需的時間，井筒在加壓和卸壓的時候，其井口的操作流程主要圖三所示和圖四所示；第四，在井口的第二層中孔徑的初設(shè)值為φ3.0 mm，處于第8檔位，接著進行井口打壓，以此類推促使井口的壓力波動值符合壓力碼的標(biāo)準(zhǔn)值。打開第二層水嘴，其孔徑的大小為φ3.0 mm，同時該注水井下層水嘴也已經(jīng)打開，且注水穩(wěn)定以后，套壓為0，油壓為18 MPa，則說明該封隔器坐封完好。第五，調(diào)節(jié)下層注水量，其下層的配注為10 m3/d，即為0.42m3/h，在閥組之間對來水閘閥實行調(diào)節(jié)，通過其調(diào)節(jié)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)水表流量一般穩(wěn)定在0.45 m3/h，即為10.8m3/d，同時井口的油壓值穩(wěn)定為17.5 MPa；第六，在進行打碼的時候，由于上層的吸水性較好，其配注較高，因此，在設(shè)置水嘴孔徑的時候，其孔徑初設(shè)值為φ3.0 mm，接著在井口依次進行打碼，并向井底傳輸壓力波動，待上層的水嘴打開以后，其套壓就會迅速的上升，油壓則會相應(yīng)地有所下降，其流量比較大；第七，在調(diào)節(jié)上層水量的時候，在閥組之間進行閘閥調(diào)節(jié)的時候，把油壓控制在17.5 MPa的范圍內(nèi)，若流量表的水量在穩(wěn)定后其值為1.7 m3/h，即為41 m3/d的時候，說明上層的可調(diào)水嘴的直徑過大。第七，把上層的可調(diào)水嘴的直徑設(shè)置為φ2.7mm的時候，在完成好水嘴直徑調(diào)節(jié)后，應(yīng)進行閘閥的調(diào)節(jié)，把油壓控制在17.5 MPa的范圍以內(nèi)，待流量表水量穩(wěn)定后為1.5 m3/h.即為36.2m3/ d，則全井的調(diào)配工作完畢。1.4 應(yīng)用結(jié)論

壓控開關(guān)工作是一種機電一體化的產(chǎn)品，其壓力傳感器主要是利用介質(zhì)水來接受地面的信息，完全取代了以往傳統(tǒng)的用電纜進行井下和地面之間信息的聯(lián)系方式，達到了在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，可以對高含水油進行堵水或者找水等工藝，其操作具有可靠性和安全性，使用起來也比較方便。同時設(shè)定壓力碼和現(xiàn)場施工的科學(xué)、合理匹配，將地面的一些有關(guān)命令傳遞到井下的壓控開關(guān)上，能夠隨時地進行生產(chǎn)層的調(diào)整，對于油田的開發(fā)生產(chǎn)有著非常重要的作用。此外，壓控開關(guān)能在正常的泵抽狀態(tài)下獲取任意層段的含水?dāng)?shù)據(jù)及其產(chǎn)量，在一定程度上能夠解決潛泵井和斜井不能測試等相關(guān)問題。

相對于傳統(tǒng)、常規(guī)的分注工藝而言，這種及時有效地降低了投撈水嘴的相關(guān)工作量以及其調(diào)試費用，解決了在常規(guī)調(diào)配中所遇到的儀器“撈不上來、下不去”等各項問題，具有安全可靠、施工周期短、成本低一級操控方便等特點，通過一次管柱來完成井下關(guān)井測壓以及分層注水等功能，其調(diào)配的范圍較為廣泛，能夠隨意且頻繁地進行操控。油田井下壓控開關(guān)智能配水技術(shù)在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上進行補充、發(fā)展以及創(chuàng)新，逐漸擴大了其使用的范圍，推動了油田分注工藝的發(fā)展。

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