智能無線遙控分注系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

武繼輝（中石化勝利油田分公司濱南采油廠，山東 濱州 252600）

申茂和（石油工程教育部重點實驗室（中國石油大學(xué)（北京）），北京 102249）

隨著油田開發(fā)技術(shù)的進步，深井、超深井、斜井、水平井所占的比例越來越大［1］，傳統(tǒng)鋼絲投撈、偏心測調(diào)配水工藝技術(shù)由于受到如生產(chǎn)狀況、操作成本、作業(yè)周期等各種因素的限制，越來越不能滿足分層注水的工作需要［2］。傳統(tǒng)配水器中的水嘴孔眼大小是固定的［3］，在井下不能改變孔眼的大小，如需調(diào)整注水量，必須將該層所投的堵塞器通過投撈器撈到地面，更換不同尺寸的水嘴后再投到井下的偏心配水器中。投撈完成后一般要進行分層流量（吸水剖面）測試來檢驗配水效果［4］。

由于強度有限，鋼絲無法滿足深井、斜井、水平井等特殊井的起下要求，鋼絲投撈工藝存在著較大的局限性。筆者介紹的智能無線遙控分注系統(tǒng)，通過一趟管柱就可以完成注水調(diào)配功能，并能從地面遙控改變井下各層的配注量。不但滿足常規(guī)直井注水調(diào)配的要求，同時可解決深井、斜井、水平井的分層注水調(diào)配難題。

1 技術(shù)介紹

智能無線遙控分注系統(tǒng)管柱結(jié)構(gòu)見圖1，用封隔器將井下管柱對應(yīng)的各注水層段分隔開，每一個對應(yīng)生產(chǎn)層段安裝一套智能配水器。注水調(diào)配時，根據(jù)工作需要，使用配套的脈沖發(fā)射器，可通過在地面施加壓力脈沖信號遙控地下的智能配水器。

智能無線遙控分注系統(tǒng)的核心為內(nèi)置的智能配水器，圖2為結(jié)構(gòu)示意圖。智能配水器外形與傳統(tǒng)配水器一樣，有正常的注水通道，內(nèi)部由流量傳感器、可調(diào)水嘴、調(diào)節(jié)機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。其中控制系統(tǒng)由微處理器、控制電路、電機、高容量耐溫電池等構(gòu)成，能夠接收地面發(fā)送的脈沖指令，并能按指令要求調(diào)整水嘴大小，從而實現(xiàn)分層測調(diào)的目的。

圖1 智能無線遙控分注系統(tǒng)管柱結(jié)構(gòu)圖

圖2 智能配水器結(jié)構(gòu)圖

注水調(diào)配時，發(fā)送壓力脈沖信號將各層位的配水量以編碼指令形式傳遞到井下，井下接收到信號解碼后，控制電機進行相應(yīng)動作，同時不斷從流量傳感器讀取流量數(shù)據(jù)，根據(jù)實時流量與配水量的差異自動調(diào)整水嘴大小，使流量與預(yù)設(shè)配水量相等，完成調(diào)測任務(wù) 。

2 技術(shù)特點

管柱結(jié)構(gòu)與常規(guī)注水管柱類似，且調(diào)配過程中無需起下任何井下工具，施工安全性高。整個調(diào)配過程，起下一次生產(chǎn)管柱即可，通過相應(yīng)的壓力脈沖指令完成調(diào)配工作。理論上講分層數(shù)量不受限制，考慮實際生產(chǎn)工藝限制，分層注水層位最多不要超過4層，基本可以滿足注水工作需要。由于不像傳統(tǒng)注水工藝那樣需要通過鋼絲投撈，也不用通過電纜起下儀器，系統(tǒng)還可應(yīng)用于除常規(guī)垂直井之外的大斜度井、水平井、多分支井等復(fù)雜井況。

3 技術(shù)指標(biāo)

智能配水器外徑114mm；最高工作溫度125℃；最高承壓70MPa；有效調(diào)節(jié)時間18個月；適應(yīng)井深5000m；適應(yīng)井斜0～90°；流量調(diào)節(jié)范圍0～250m3／d，精度±8%。

4 應(yīng)用實例

某井為一口注水井，根據(jù)地質(zhì)設(shè)計，補孔后分注，由于該井最大井斜達(dá)到42.15°，傳統(tǒng)的偏心配水方案難以確保工藝成功，決定對該井實施智能遙控分層配水施工。

施工步驟：①起原井管柱；②通井，刮管；③沖砂，洗井；④下遙控分層配水管柱，封隔器坐封；⑤安裝井口，正注水5d；⑥按照配注要求，遙控調(diào)配分層注水量；⑦生產(chǎn)一段時間后，根據(jù)生產(chǎn)需要，再次調(diào)配。

根據(jù)此注水井地質(zhì)設(shè)計要求，分兩層注水，注水壓力27MPa，注入量80m3／d，每層設(shè)計注水量40m3／d。施工期間，上井調(diào)配2次，隨后測井公司對該井下入電磁流量計進行分層流量測試，測試結(jié)果為上層流量43m3／d，下層流量37m3／d?？紤]到流量計本身的誤差，調(diào)配結(jié)果符合現(xiàn)場工作要求，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

5 結(jié)論

1）智能無線遙控分注技術(shù)已經(jīng)形成專利技術(shù)，經(jīng)過多年現(xiàn)場試驗與研究，能夠達(dá)到現(xiàn)場多層注水的調(diào)配要求。

2）智能無線遙控分注技術(shù)提供了常規(guī)技術(shù)之外的分層注水方案，現(xiàn)場應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的效果。

3）智能無線遙控分注技術(shù)不但滿足常規(guī)直井注水調(diào)配的要求，同時可解決深井、斜井、水平井的分層注水調(diào)配難題。

［1］武繼輝，賈巖，李強 .智能分采分測技術(shù)在林樊家油田中的應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2013，35（3）：372～373.

［2］伍朝東，李勝，謝小輝 .井下智能找堵水分層開采技術(shù) ［J］.石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2008，30（3）：376～378.

［3］Jack Angel，王金旗，孟金煥 .智能井系統(tǒng)——發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 ［J］.國外油田工程，2004，20（2）：23～25.

［4］杜香芝，李俊玲 .智能井下開關(guān)器在試油中的應(yīng)用 ［J］.石油機械，2001，29（8）：50～51.