智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用前景

曹婕

摘 要：目前石油注水井分注工藝采用鋼絲和電纜測(cè)調(diào)，無(wú)法避免投撈偏心配水器的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，只能監(jiān)測(cè)瞬時(shí)注入量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。不能反映各水層吸水量的信息變化。因此為了提高低滲油精細(xì)分注水平，進(jìn)行智能測(cè)控注水技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)流量控制與檢測(cè)是有必要的。智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)用于油田水井分層配注，具有自動(dòng)測(cè)調(diào)各層流量功能，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期精確的分層注水，不需要人為干預(yù)。

關(guān)鍵詞：智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)；技術(shù)要點(diǎn)；應(yīng)用前景

1 油田注水工藝的發(fā)展

1.1 油田注水現(xiàn)階段遇到的問(wèn)題

注水作為油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要措施之一，在油田開(kāi)發(fā)中的地位越來(lái)越重要，隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)一步深入，層間層內(nèi)矛盾日益突出，對(duì)于一個(gè)含油層系多、層內(nèi)、層間平面非均質(zhì)性嚴(yán)重的油田，由于各分層的地質(zhì)特性存在較大的差異，造成各層間的吸水指數(shù)不同，通常水不是按比例進(jìn)入油層，因此如何準(zhǔn)確了解各小層的吸水情況及準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)各小層的精細(xì)注水，成為油田開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)各小層的精細(xì)注水則必須采取分層注水技術(shù)，當(dāng)采用常規(guī)的注水方法，對(duì)各分層依次調(diào)配注水量時(shí)，由于層間干擾問(wèn)題，需要較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)調(diào)配才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，調(diào)配效率比較低，如果層間干擾嚴(yán)重，可能無(wú)法完成配注任務(wù)，因此選用合適的注水方法實(shí)施分層配注是分層注水面臨的一大難題。

1.2 當(dāng)前各種配注方法對(duì)比

（1）傳統(tǒng)的投撈式配水方法。主要是通過(guò)鋼絲等工具對(duì)井下水嘴進(jìn)行投撈，它的缺點(diǎn)如下：a.調(diào)配效率低、配水精度低，不能實(shí)現(xiàn)井下精細(xì)的分層注水；b.投撈工作量大，隨著油田開(kāi)發(fā)難度的加大以及鉆采工藝的進(jìn)步，深井、超深井、斜井、大斜度井和水平井所占的比例越來(lái)越大，施工時(shí)投撈成功率也較低，而且易造成投撈過(guò)程中的掉卡事故。

（2）邊測(cè)邊調(diào)配水方法。將電纜下入井內(nèi)調(diào)配測(cè)試儀，當(dāng)坐層成功后，通過(guò)調(diào)節(jié)水嘴開(kāi)度的大小，實(shí)現(xiàn)較好的井下分層注水效果，也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，但其本身也有缺點(diǎn)：a.由于每次測(cè)調(diào)只進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)后即取出流量測(cè)調(diào)儀，注水工作筒水嘴處于固定狀態(tài)，若地層壓力或注水壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，工作筒無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，造成注水不準(zhǔn)確；b.只能實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；c.當(dāng)需要調(diào)節(jié)分層流量時(shí)，必須先完成坐層才能進(jìn)行調(diào)節(jié)，工序復(fù)雜，工作量比較大；d.對(duì)水嘴投撈或調(diào)節(jié)時(shí)，也會(huì)面臨大斜度井和水平井不易對(duì)接等問(wèn)題。

（3）地面打壓測(cè)調(diào)配水方法。這種測(cè)調(diào)配水方法是某石油分公司最新研究的一種配水方法，該方法每層對(duì)應(yīng)一個(gè)智能配水器，其上下用封隔器封隔，配水器內(nèi)部沒(méi)有流量計(jì)，分層注入量通過(guò)地面打水壓控制，由地面發(fā)"配注"指令，井下各層自動(dòng)恢復(fù)保存的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整到前面配注的流量值。但缺點(diǎn)有：a.通過(guò)觀察地面的注水量變化進(jìn)行流量控制，分注精度比較低；b.通過(guò)打水壓方式控制配水器狀態(tài)，調(diào)配時(shí)間太長(zhǎng)，成功率低；c.只能實(shí)現(xiàn)地面向井下單向傳輸，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注水情況和井下?tīng)顩r；d.無(wú)法避免層間干擾的問(wèn)題，由于沒(méi)有井下流量計(jì)，無(wú)法獲知井下分層狀態(tài)。

2 智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)介紹

智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)技術(shù)原理：（1）在每個(gè)注水層位上均裝有一個(gè)井下配水器，層間用封隔器隔開(kāi)。（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每層注水量的大小，由微處理器自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度，將注水量控制在需要的水平上。（3）能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)井下流量、溫度、注水壓力和地層壓力，有驗(yàn)封功能。（4）配水器能夠與地面進(jìn)行通訊，地面控制器重新配置每層注水量的大小并存儲(chǔ)相應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。

3 技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 地面測(cè)控系統(tǒng)

地面測(cè)調(diào)器內(nèi)部需采用合適的標(biāo)記識(shí)別方式，在不同層位的測(cè)調(diào)配水器同時(shí)工作。地面測(cè)調(diào)器主要實(shí)現(xiàn)供電功能、編解碼功能、控制功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、無(wú)線遠(yuǎn)傳功能。地面測(cè)調(diào)器的操控軟件要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、現(xiàn)場(chǎng)操控、遠(yuǎn)程操控等功能。地面控制器控制軟件實(shí)時(shí)對(duì)井下各個(gè)層位的壓力、溫度、流量數(shù)據(jù)進(jìn)行直讀和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可以用測(cè)井曲線的方式顯示在屏幕上，也可以保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.2 密封部分

（1）供電和通信電纜：電源正接中間纜芯，負(fù)極接外層鋼絲或鋼管，信號(hào)以載波的方式與供電共用同一根纜芯?，F(xiàn)場(chǎng)電纜密封和對(duì)接時(shí)只需要操作單根纜芯，方便可靠。（2）電纜密封接頭：電纜進(jìn)、出測(cè)調(diào)配水器和封隔器的密封接頭。高壓密封的長(zhǎng)期可靠性，必須采用多級(jí)密封。

3.3 井下測(cè)調(diào)配水器本體——流量計(jì)

（1）配水器本體：在保證外徑和過(guò)流通徑尺寸的情況下，流量計(jì)、可調(diào)水嘴等功能性組件的布局和設(shè)計(jì)、加工有一定難度。對(duì)各功能性組件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，便于加工、生產(chǎn)、調(diào)試和流量、壓力的標(biāo)定。（2）流量計(jì)：由于測(cè)調(diào)配水器需要在井下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)流量，所以流量計(jì)必須具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、不腐蝕銹蝕、漂移小、精度和可靠性高等特點(diǎn)。

結(jié)合目前市場(chǎng)上各種井下流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)以及井下測(cè)調(diào)配水器的特殊使用環(huán)境，可設(shè)計(jì)一種新型的井下壓差式流量計(jì)。差壓的大小和流量有確定的數(shù)值關(guān)系，而且有結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

4 性能特點(diǎn)

智能測(cè)調(diào)配水器技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)比如下：（1）適用井況方面：非智能的測(cè)調(diào)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱非智能）主要適用直井，而智能測(cè)調(diào)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱智能）不僅適用直井，還適用斜井、水平井，而且適用不同水質(zhì)的井；（2）在投撈作業(yè)水嘴對(duì)接方面：非智能每次更改地層配注量時(shí)都需要投撈、對(duì)接水嘴，工作量大，水平井和斜井的投撈對(duì)接難度增大，而智能無(wú)需投撈作業(yè)和水嘴對(duì)接；（3）在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面：非智能不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層壓力、溫度配注量等數(shù)據(jù)的變化，或者要在人工操作地面控制系統(tǒng)的情況下才可以觀察這些數(shù)據(jù)變化，而智能可在人工干預(yù)和無(wú)人操作兩種情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)變化；（4）在長(zhǎng)期累積變化監(jiān)測(cè)方面：非智能無(wú)法長(zhǎng)期累積變化監(jiān)測(cè)；而智能則可以通過(guò)地面控制系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配注情況，通過(guò)軟件回放數(shù)據(jù)、繪制曲線，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；（5）在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)方面：非智能的無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)調(diào)控制，而智能的系統(tǒng)可以通過(guò)自身的控制法，按照預(yù)設(shè)的流量、開(kāi)度值自動(dòng)測(cè)調(diào)配注量；（6）在精確度方面：非智能精確度較低，而智能由于可以根據(jù)地層變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)每一層的配注量，配注精確度高。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了井下工具一體化，單只儀器即可實(shí)現(xiàn)可以永久檢測(cè)井下溫度、流量、注水壓力和地層壓力等參數(shù)，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嫔?，使測(cè)試工作實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)與資料分析同步進(jìn)行，是決策更加及時(shí)，提高了測(cè)試應(yīng)用效率。在長(zhǎng)期檢測(cè)中，具有累計(jì)注水流量功能，最分析各個(gè)地層的吸水性具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。全自動(dòng)智能測(cè)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)分注，井下智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)采用自動(dòng)控制算法，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作實(shí)施。自動(dòng)調(diào)整井下智能配水器水嘴開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，有效的減少了工作量，提高了注水合格率和精度。同時(shí)，智能測(cè)調(diào)分注系統(tǒng)采用壓力平衡技術(shù)，避免開(kāi)關(guān)閥門收到井下高壓的影響，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)控配水器的水嘴開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，無(wú)需去現(xiàn)場(chǎng)操控，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)驗(yàn)封功能，只需一次管注施工，無(wú)需后期人工干預(yù)和測(cè)量，節(jié)約大量人力和物力，因此，智能測(cè)調(diào)分注技術(shù)將為分層注水測(cè)試調(diào)配技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，具有很長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

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