水井無(wú)纜智能分注技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用

吳小艷

【摘? 要】智能分注技術(shù)作為區(qū)別于傳統(tǒng)有纜注水技術(shù)的新型實(shí)用技術(shù)，具有節(jié)約成本、方便操控等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)智能分注技術(shù)原理的研究以及配套工藝的實(shí)踐與完善，有助于解決分層注水井有纜調(diào)配水過(guò)程中遇到的返油嚴(yán)重、成本高、分層測(cè)壓不直觀等問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】智能分注;無(wú)纜;測(cè)調(diào)

近年來(lái)，分層注水技術(shù)在沈采區(qū)塊開(kāi)發(fā)過(guò)程中取得重要技術(shù)進(jìn)展，已實(shí)現(xiàn)從常規(guī)測(cè)調(diào)到測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)、從普通偏心配水到橋式偏心配水兩個(gè)轉(zhuǎn)變，研究部門(mén)針對(duì)斜井測(cè)調(diào)困難問(wèn)題也開(kāi)展了同心電動(dòng)測(cè)調(diào)工藝的試驗(yàn)，取得了進(jìn)展。但從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，偏心電動(dòng)測(cè)調(diào)和同心電動(dòng)測(cè)調(diào)仍屬于有纜調(diào)配水技術(shù)范疇，在應(yīng)用過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

1、分層注水井測(cè)調(diào)及驗(yàn)封需配備車(chē)組和專(zhuān)業(yè)人員，進(jìn)行井下投撈/調(diào)配/驗(yàn)封作業(yè)，工藝復(fù)雜，成本高。每次測(cè)調(diào)費(fèi)用2.2萬(wàn)元/井，每次驗(yàn)封費(fèi)用2萬(wàn)元/井。

2、斜井常規(guī)測(cè)調(diào)成功率低。區(qū)塊中這樣分注井有22口，井斜17°～31°，測(cè)試成功率60%。

3、高壓分注井測(cè)調(diào)困難。高壓分注井測(cè)試儀器下入困難，區(qū)塊注水壓力18MPa以上分注井有10口。

為解決上述問(wèn)題，本著從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)和做好技術(shù)儲(chǔ)備的原則，開(kāi)展注水井自動(dòng)分注測(cè)調(diào)工藝推廣試驗(yàn)，滿足油藏研究對(duì)井下分層參數(shù)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求。

通過(guò)操作端無(wú)線遠(yuǎn)程遙控水嘴實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)配、測(cè)試、驗(yàn)封和注入壓力、注入量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為重點(diǎn)井測(cè)試調(diào)配工作提供一種先進(jìn)手段，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)。

1.技術(shù)原理

從地面的油管中，按照一定的指令格式向下打水壓，將控制命令轉(zhuǎn)換成水壓脈沖通過(guò)井筒傳輸給井下智能配水器，井下智能配水器通過(guò)測(cè)量地面?zhèn)魉蛠?lái)的壓力變化并將這些壓力脈沖進(jìn)行數(shù)字解碼得到地面的控制命令，然后控制電機(jī)動(dòng)作改變注水量大小。

無(wú)纜智能測(cè)調(diào)工藝系統(tǒng)主要由地面控制系統(tǒng)與井下工藝管柱部分組成。

井下工藝管柱部分與常規(guī)分注工藝類(lèi)似，通過(guò)分注管柱將智能配水器與封隔器組合下入井內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分層注水及智能調(diào)配。

1.1 可編碼壓力脈沖波產(chǎn)生

將井口配水閘門(mén)更換為可程控電磁閥，井下配水器更換為可程控的可調(diào)配水嘴。通過(guò)設(shè)計(jì)地面控制模塊控制地面電磁閥的開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生脈沖，將命令進(jìn)行編碼載入該脈沖波，井下配水器接收并識(shí)別該波形，解碼，對(duì)控制命令進(jìn)行響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)、參數(shù)測(cè)量等命令的下發(fā)。

同理，開(kāi)發(fā)井下控制模塊，控制井下可調(diào)配水嘴的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使管內(nèi)壓力波動(dòng)來(lái)產(chǎn)生脈沖，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)、壓力、流量進(jìn)行編碼載入該脈沖波，地面模塊接受并識(shí)別，解碼，實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的向上傳輸。

1.2技術(shù)關(guān)鍵

井下可控配水器智能化是技術(shù)關(guān)鍵。解決主要技術(shù)難點(diǎn)在井下調(diào)配水控制、水嘴精確定位控制。

井下配水器采用地面控制方式，即地面以單層配注量為依據(jù)，向井下配水器發(fā)送按某一開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)命令，配水器執(zhí)行并將穩(wěn)定后水嘴前后壓差向地面反饋，在地面控制器計(jì)算水量并與配注要求比較，再發(fā)出下一調(diào)節(jié)命令，直至合格。

水嘴雙級(jí)細(xì)分控制：

通過(guò)模型計(jì)算，分為8、12、26三大類(lèi)。開(kāi)度分為16位，每位分5小位，實(shí)現(xiàn)精確配水調(diào)節(jié)。

按過(guò)流面積分度為：

8mm：3.35mm2/大位，小位：0.67mm2/小位

12mm：7.54mm2/大位，小位：1.508mm2/小位

24mm：30.169mm2/大位，小位：6.034mm2/小位

開(kāi)度步長(zhǎng)設(shè)置：

通過(guò)水嘴流動(dòng)模型模擬，按角度步長(zhǎng)進(jìn)行分布設(shè)計(jì)。

井下控制器高溫高壓標(biāo)定

將井下控制器放入恒溫箱中，在50℃--120℃中，工作筒里的壓力傳感器精度≤0.2%。

1.3管柱配套工藝改進(jìn)

1.3.1 對(duì)套管保護(hù)封隔器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，配合防頂單向錨定結(jié)構(gòu)，既保證封隔器承下壓能力，又利于動(dòng)管柱作業(yè)解封。

1.3.2 采用了補(bǔ)償溫度、壓力效應(yīng)下管柱伸縮的補(bǔ)償器，和水力錨、封隔器配套，減小了封隔器坐封及注水過(guò)程中的管柱蠕動(dòng)對(duì)封隔器密封性能的影響，改善管柱的受力條件，提高管柱的使用壽命。

1.3.3 層間封隔器采用靜水液壓式逐級(jí)解封封隔器，使管柱在具備承受高溫高壓的功能的同時(shí)降低解封負(fù)荷。

1.3.4? 采用防砂防垢球座，保證密封更可靠。

2.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2.1試驗(yàn)總體情況

在沈84安-12塊開(kāi)展了無(wú)纜智能分注技術(shù)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用4井次，全井配注調(diào)配誤差均在10%以內(nèi)。

2.2試驗(yàn)井測(cè)調(diào)情況

測(cè)調(diào)方法：恒壓注水，在同一注水壓力（油壓）情況下、從嘴前嘴后壓差最小的注水層開(kāi)始調(diào)配。根據(jù)驗(yàn)封時(shí)讀取的嘴前嘴后壓力，靜70-044井測(cè)調(diào)順序?yàn)榈谝粚酉日{(diào)，第二層后調(diào)。

封隔器坐封后，控制油壓在11MPa，打開(kāi)第二層，關(guān)閉一三層，讀取一三層嘴后壓力，然后提高油壓至14MPa，讀取一三層嘴后壓力，無(wú)明顯變化，即為驗(yàn)封合格。

封隔器坐封后，控制油壓在11MPa，打開(kāi)第二層，關(guān)閉一三層，讀取一三層嘴后壓力，然后提高油壓至14MPa，讀取一三層嘴后壓力，無(wú)明顯變化，即為驗(yàn)封合格。

3.經(jīng)濟(jì)效益分析

無(wú)纜智能分注技術(shù)試驗(yàn)，成功應(yīng)用4口井，平均單井測(cè)試時(shí)間為1天。試驗(yàn)期間錄取井下壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)150組。通過(guò)分析采集數(shù)據(jù)，制定井組匹配動(dòng)態(tài)調(diào)整方案8井次，井組累計(jì)增油6573噸，總計(jì)經(jīng)濟(jì)效益預(yù)計(jì)達(dá)955萬(wàn)元，為多級(jí)細(xì)分注水實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)及下步推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

4.取得成果

實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程遙控測(cè)調(diào)，以注入水為介質(zhì)，利用壓力波來(lái)調(diào)整分層注水量，不受天氣和時(shí)間的影響，實(shí)時(shí)讀取分層段注水量、分層累積流量、各層段壓力數(shù)據(jù)等多項(xiàng)動(dòng)態(tài)資料。

不需要配備測(cè)試車(chē)組進(jìn)行測(cè)試投撈，節(jié)省作業(yè)測(cè)試成本，單井測(cè)調(diào)時(shí)間縮短為一天。

井下智能配水器以電池為動(dòng)力源，為無(wú)纜測(cè)調(diào)，受井況制約小。

具備自驗(yàn)封功能，無(wú)需下入儀器即可滿足封隔器驗(yàn)封需要。

完善注水管柱配套工藝，形成可靠的注水管柱工藝。

5.下步建議

1、增加單流裝置防止地層油停注時(shí)返吐。

2、高壓分注井地面改為雙閥控制系統(tǒng)，形成足夠調(diào)節(jié)壓差，便于精細(xì)調(diào)配水。

（作者單位：中國(guó)石油遼河油田分公司 沈陽(yáng)采油廠）