測調(diào)聯(lián)動測試分層注水工藝及在青海油田的應(yīng)用

唐建代，楊 宏，陳 偉，于潤國

（1.中國石油青海油田分公司測試公司，青海茫崖817500；2.中國石油青海油田分公司采油一廠）

注水是改善油藏開發(fā)效果和提高油田采收率最經(jīng)濟有效的方法［1］。目前國內(nèi)注水傳統(tǒng)的分層配注工藝采用偏心堵塞器作為井下分層配水的工具，其堵塞器配水嘴徑不可調(diào)整，實現(xiàn)分層注水往往需要多次投撈堵塞器更換水嘴。該工藝投撈調(diào)配作業(yè)工作量大、效率低，尤其對于長井段多層注水和細分層注水，配注層段的配注量往往存在較大的誤差，因而不利于精細注水開發(fā)［2-3］。測調(diào)聯(lián)動分層配注方法依托于現(xiàn)有的常規(guī)偏心配水技術(shù)，繼承了常規(guī)偏心配水的技術(shù)優(yōu)勢，能夠克服傳統(tǒng)配水工藝的不足，有效地提高施工質(zhì)量和效率［4］。

1 測調(diào)聯(lián)動測量原理及特點

1.1 結(jié)構(gòu)與原理

測調(diào)聯(lián)動分層注水系統(tǒng)（LZT-200流量自動測調(diào)系統(tǒng)）綜合了機電一體化、計算機控制、通信、傳感器、精密機械傳動等技術(shù)，由地面控制儀、井下測調(diào)儀、可調(diào)節(jié)高壓注水閥及配套設(shè)備等部分組成［4-5］（圖1），其核心部分是井下綜合測調(diào)儀和可調(diào)堵塞器。井下綜合測調(diào)儀是測調(diào)聯(lián)動的處理控制單元，通過控制和調(diào)整電機帶動可調(diào)水嘴進行轉(zhuǎn)動；可調(diào)堵塞器是控制分層注入水量大小的重要部件，與井下測調(diào)儀的調(diào)節(jié)支臂對接后可實現(xiàn)水嘴開度大小的調(diào)節(jié)，進而改變和實現(xiàn)分層注入水量，達到合理配注的要求。

圖1 流量自動測調(diào)系統(tǒng)分層測試工作示意

在具體測量中，LZT-200流量自動測調(diào)系統(tǒng)采用單芯電纜下井結(jié)構(gòu)，在單芯電纜上實現(xiàn)正向供電和雙向ST編碼的數(shù)據(jù)通信，井下儀可以給地面控制系統(tǒng)發(fā)送測量數(shù)據(jù)，也可接收地面系統(tǒng)的指令。調(diào)節(jié)器處理控制單元根據(jù)地面系統(tǒng)的指令處理數(shù)據(jù)并控制“傳動軸電機”和“調(diào)節(jié)器電機”的正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)對調(diào)節(jié)臂的張收控制，以及對可調(diào)水嘴的開度調(diào)節(jié)。當(dāng)需要對目標(biāo)層進行注水調(diào)節(jié)時，首先系統(tǒng)將井下儀下至要注水的目標(biāo)層面上方約2～5 m 的距離，通過“傳動軸電機”打開調(diào)節(jié)臂和導(dǎo)向鍵，儀器下放到目標(biāo)層后，通過導(dǎo)向鍵使傳動軸與井下的可調(diào)水嘴實現(xiàn)可靠對接，通過地面系統(tǒng)給流量計發(fā)指令，使流量計向地面系統(tǒng)傳送流量的實際測量值，操作人員根據(jù)實際測量值和需要注水值的大小，通過地面系統(tǒng)軟件，并給井下的調(diào)節(jié)器控制短節(jié)發(fā)調(diào)節(jié)指令［4］。

1.2 技術(shù)特點

測調(diào)聯(lián)動儀器具有測量體積小、耐溫耐壓性好，流量范圍寬、計量精確度高，操作方便，故障率低等特點［4］（表1）。

表1 LZT-200流量自動測調(diào)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

與目前油田現(xiàn)行的傳統(tǒng)水井調(diào)配工藝對比來看，測調(diào)聯(lián)動系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點：

（1）無需改變油田已有的偏心注水配套設(shè)備；

（2）地面控制系統(tǒng)控制井下測調(diào)儀的注水調(diào)節(jié)和流量測量，實現(xiàn)了過程實時監(jiān)測和測量；

（3）分層流量測量采用非集流式超聲流量原理，無需坐封測試流量，避免了因坐封導(dǎo)致的儀器遇卡情況的出現(xiàn)，提高了流量測量的成功率；

（4）傳統(tǒng)堵塞器采用固定直徑水嘴，分層注水需要多次投撈調(diào)配；測調(diào)聯(lián)動分層配注使用可調(diào)水嘴，無嘴徑限制，每層僅需投放一次可調(diào)水嘴，并由地面控制系統(tǒng)實現(xiàn)不同注水層位的水嘴直徑控制，無需反復(fù)打撈和投放。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

青海油田在柴達木盆地已發(fā)現(xiàn)的油田中，大多數(shù)油田油層多、含油井段長，縱向上分布井段一般為500～1 600 m，平均井段550 m。由于縱向上分布井段長，層間滲透率差異較大，投入開發(fā)后，層間矛盾加大，層間干擾嚴重。加之，油層多層“薄、多、散、雜”的特點，采用三封三配及四封四配偏心配水工具進行細分層系注水后，雖然在一定程度上改善了注水開發(fā)效果，但分層流量偏心投撈測試工作量大，周期長，測量資料準(zhǔn)確率低，尤其對于小注入量的細分層注水井，在調(diào)配時的配注量誤差相對較大。因此，準(zhǔn)確掌握油藏各層段的注水、吸水狀況，對于判斷下步注水井方案調(diào)整方向具有重要意義。

2.1 整體效果評價

自2010年4月起采用LZT-200流量自動測調(diào)系統(tǒng)，對尕斯庫勒、油砂山等油田進行了31井次的測調(diào)測試，并獲得了大量的第一手測試資料，為該系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用效果評價提供了真實可靠的數(shù)據(jù)支持。在全部完成的24口92層組偏心分注測調(diào)工作中，單層配注的符合率達96.74%。與常規(guī)調(diào)配技術(shù)進行對比，在水井分層配注測調(diào)時，測調(diào)聯(lián)動技術(shù)將原有堵塞器改為可調(diào)水嘴，每層僅需投放一次可調(diào)水嘴，調(diào)配一口井正常所需時間為由常規(guī)投撈調(diào)配的1～3天減小至2.5～4小時，且無需反復(fù)打撈和投放，很好地解決了偏心分注測試調(diào)配技術(shù)測調(diào)時間長、多次投撈工作強度大等問題。同時，流量測調(diào)儀器投入井下后，操作人員根據(jù)地面控制系統(tǒng)顯示的流量值，通過地面智能操作，對可調(diào)水嘴的開度進行增大和減小，以達到調(diào)節(jié)注水量的目的，其獲取的測試數(shù)據(jù)具有直讀性、精度高的特點［6-7］。

2.2 典型區(qū)塊實例分析

油砂山油田是柴達木盆地發(fā)現(xiàn)最早、滾動勘探開發(fā)的油田之一。1992年油田恢復(fù)投產(chǎn)以來，在Ⅰ斷塊構(gòu)造主體部位開辟混采混注先導(dǎo)試驗區(qū)，9 口油水井投入試注試采，注水井吸水能力強，油井見效較好，注水開發(fā)取得了一定的效果。針對油層井段長、多層開發(fā)層間矛盾突出的開發(fā)現(xiàn)狀，2004年對油田Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ斷塊分三套層系開發(fā)，通過適度加密井網(wǎng)和控制射孔層井段跨度和射開厚度，開展以“多井點、低水量，溫和注水”的模式進行注水。通過轉(zhuǎn)注新鉆水井，注水井點、注采對應(yīng)率和注水能力得到大幅提高，油田注水得到較好的改善。實施分層注水開發(fā)以來，分注工藝以偏心配水三封三配為主，注水井點和注水能力有了大幅提高，平面上基本達到了注采平衡。但由于油層井段長，射孔層跨度較大，吸水剖面等資料證實各層系水驅(qū)動用程度一直較低，射開層中63%的層沒有吸水，37%的吸水層中部分層是單層突進嚴重，分層注水合格率低。

為進一步改善油砂山油田的注水開發(fā)效果，自2011年起對Ⅰ、Ⅱ斷塊構(gòu)造主體部位開展精細注水試驗，對長井段多層井段通過單卡單注逐步實施分層注水，根本上提升注水開發(fā)效果。以油砂1-2井為例。該井注水射孔層段366.9～499.4 m，射開32.8m／13層，2006年8 月轉(zhuǎn)注后一直以三封三配注水（圖2），日注水量16～24 m3。由于采用傳統(tǒng)的固定嘴徑投撈調(diào)配工藝，分層注水時無法精確實現(xiàn)對單層或卡封層段注水量的控制，主要吸水層位為5、6、7 三個小層，吸水量占全井注水量的76.4%。2011年9 月對該井進行了七封七配注水試驗（圖2），縱向上對主力層段單卡單注。從分層流量測試成果來看，7個封隔器座封合格，且各卡封層段均有吸水。同時，吸水剖面測試表明實施七封七配后，12個射孔層中有10 個層在吸水，改善了原來單層突進、吸水不均衡的現(xiàn)象，從根本上改善了射孔層的吸水狀況。

圖2 油砂1-2井注水配注示意圖

3 結(jié)論與認識

（1）測調(diào)聯(lián)動分層配注工藝使用的可調(diào)水嘴無嘴徑限制，彌補了傳統(tǒng)調(diào)配工藝采用固定嘴徑、多次投撈調(diào)配的缺陷，有效地提高了分層配注的準(zhǔn)確度。

（2）測調(diào)聯(lián)動測試系統(tǒng)有效地解決了偏心分注測試調(diào)配技術(shù)測調(diào)時間長、多次投撈工作強度大等問題?，F(xiàn)場應(yīng)用的24口92層組偏心分注測調(diào)工作中，單層配注的符合率達96.74%。該技術(shù)對于長井段多層精細分層注水具有很好的適應(yīng)性。

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