智能分層注水技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：遼河油田2018年開(kāi)始無(wú)纜波碼智能分注技術(shù)引進(jìn)和自主化研究工作，截止2020年底已累計(jì)實(shí)施25井次，實(shí)踐證明，無(wú)纜波碼智能分注技術(shù)能解決邊遠(yuǎn)地區(qū)水井測(cè)試不及時(shí)測(cè)試費(fèi)用高及部分稠油高凝油轉(zhuǎn)注井、污水回注井測(cè)調(diào)儀無(wú)法下入測(cè)試不成功難題，具備推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：注水;智能可調(diào)配水器;遠(yuǎn)程控制

遼河油田現(xiàn)有注水井2371口，開(kāi)井1535口，年注水量2972×104m3，分層注水井1325口，分注率55.9%，分層配注合格率83.8%。分層注水工藝主要以橋式偏心、橋式同心分注為主，并配套研發(fā)了套變井分注、長(zhǎng)膠筒小隔層分注、4寸和5寸小井眼分注等技術(shù)，基本解決遼河油田分層注水難題。但仍存部分問(wèn)題亟待解決，具體表現(xiàn)為，一是遼興奈曼、科爾伈等油田處于邊遠(yuǎn)礦區(qū)，路途遠(yuǎn)測(cè)試費(fèi)用高，且經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)試不及時(shí)問(wèn)題;二是井口注水壓力大于16MPa水井測(cè)試時(shí)儀器下入困難，經(jīng)常測(cè)試不成功;三是部分稠油高凝油轉(zhuǎn)注井、污水回注井井底返吐死油嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)試遇阻問(wèn)題，且多次洗井效果不佳，儀器依然無(wú)法下入造成測(cè)試不成功。經(jīng)調(diào)研智能分注技術(shù)能解決上述問(wèn)題。

1技術(shù)構(gòu)成及原理

無(wú)纜智能分注技術(shù)主要由遠(yuǎn)程測(cè)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)、井口地面控制器、井下智能配水器三部分組成。其原理是遠(yuǎn)程測(cè)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)流量卡控制井口地面控制器開(kāi)關(guān)產(chǎn)生壓力波動(dòng)，壓力波將井口地面控制器和井下智能配水器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，對(duì)需要調(diào)整水量層段上的智能配水器發(fā)出與其動(dòng)作相應(yīng)的壓力編碼信號(hào)，使之產(chǎn)生過(guò)水面積上的變化，從而調(diào)整配注量滿足地質(zhì)調(diào)配需求 ，并返回相應(yīng)流量、壓力和溫度等數(shù)據(jù)，達(dá)到智能分注的目的。

2主要工具性能參數(shù)

（1）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

主要是安裝在電腦或手機(jī)端的控制軟件：其功能是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、現(xiàn)場(chǎng)操控、遠(yuǎn)程操控?？刂栖浖ㄟ^(guò)地面控制器可與井下智能配水器進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向通訊。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。

（2）地面控制器

地面控制器可以安裝在井口或井口注水間內(nèi)，智能配水器下井之前，地面控制器內(nèi)的控制軟件給每個(gè)配水器設(shè)置不同地址，地面控制器根據(jù)儀器地址可區(qū)分來(lái)自井下不同層位的測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行自動(dòng)控制，可靠通信距離大于5千米。

（3）智能可調(diào)配水器

井下智能配水器內(nèi)設(shè)計(jì)有流量計(jì)、高溫電池組和水嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，正常注水時(shí)井下配水器將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部芯片中，當(dāng)流量出現(xiàn)誤差時(shí)，通過(guò)控制芯片的流量自動(dòng)測(cè)調(diào)算法實(shí)現(xiàn)當(dāng)前層的流量測(cè)調(diào)，其它層工作方式相似，從而實(shí)現(xiàn)分注井自動(dòng)測(cè)試調(diào)配?？傮w結(jié)構(gòu)采用偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外徑φ114mm;內(nèi)通徑φ46mm;長(zhǎng)度1.34m;最大工作壓力45MPa;壓力測(cè)量范圍0～60MPa;可帶壓作業(yè)。

（4）長(zhǎng)效密封注水封隔器

為達(dá)到智能注水管柱壽命3年以上要求，研制長(zhǎng)效密封注水封隔器，該主要由坐封機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、解封機(jī)構(gòu)、強(qiáng)制關(guān)閉洗井機(jī)構(gòu)等組成。與常規(guī)注水封隔器相比，該封隔器洗井閥采用強(qiáng)閉機(jī)構(gòu)，即外壓對(duì)洗井閥無(wú)影響，油管內(nèi)靜液柱壓力始終作用在洗井閥上，降低注水波動(dòng)對(duì)洗井閥關(guān)閉不嚴(yán)影響，同時(shí)洗井閥采用T型圈和L圈雙重密封方式，提高多次洗井后洗井閥密封可靠性，從而提高封隔器使用壽命。

3現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)

截止2020年12月該技術(shù)已在遼河現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用25井次，施工成功率100%，遠(yuǎn)程測(cè)試和密封成功率100%，采用氧活化抽檢驗(yàn)封封隔器密封合格率97.3%，采用流量計(jì)對(duì)井下各層配水量進(jìn)行校正，遠(yuǎn)程水量誤差小于10%，達(dá)到地質(zhì)配注要求。

以龍18-119為例，該井為51/2寸套管，要求采用四級(jí)四層智能分注，設(shè)計(jì)地質(zhì)注水總量60m3，分別為0方、10方、20方、30方，遠(yuǎn)程測(cè)調(diào)后用流量計(jì)進(jìn)行二次驗(yàn)證，實(shí)測(cè)注水量為62.13m3，分別為1.54方、8.44方、18.97方、33.18方，平均各層配注偏差10.45%，最

大誤差15.6%，取得比較好的效果。

表1龍18-119井地質(zhì)配注量、遠(yuǎn)程測(cè)調(diào)水量和實(shí)際流量計(jì)校正水量對(duì)比表

4結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果證明，該技術(shù)在辦公室或手機(jī)端即可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（4G）遠(yuǎn)程對(duì)井口注水壓力、總注水量、井下各層配注量、配水器水嘴前后壓力等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，節(jié)約測(cè)試和驗(yàn)封費(fèi)用;

（2）技術(shù)應(yīng)用于邊遠(yuǎn)礦區(qū)水井、井口注水壓力大于16MPa水井、部分稠油高凝油轉(zhuǎn)注井、污水回注井等，解決了上述井測(cè)試費(fèi)用高、測(cè)試不及時(shí)、甚至無(wú)法測(cè)試問(wèn)題;

（3）該技術(shù)每次驗(yàn)封、測(cè)調(diào)和井下采集壓力等數(shù)據(jù)均需要遠(yuǎn)程操控地面控制器從井口向井下發(fā)碼完成，需要有一個(gè)較長(zhǎng)的測(cè)調(diào)周期，并且在發(fā)碼過(guò)程中，全井注入量頻繁變化，造成水井注入量數(shù)據(jù)“異?！保虼?，遠(yuǎn)程測(cè)調(diào)、驗(yàn)封前建議與注水站提前溝通協(xié)調(diào);

（4）在稠油、高凝油轉(zhuǎn)注井特別是井底含死油細(xì)砂等井中，水嘴存在偶爾堵塞情況，如流量突然減少壓力上升等，可能需要頻繁測(cè)調(diào)以確保各層配注量，此種情況會(huì)加速了井下智能配水器電能的消耗，最終影響分注管柱壽命，建議針對(duì)此類井開(kāi)展有纜智能分注技術(shù)研究;

（5）該技術(shù)與常規(guī)注水井相比，需要對(duì)井口流程進(jìn)行改造，涉及切割焊接等工序、井場(chǎng)取電、地面挖溝填埋電纜等工序，需要多部門協(xié)作，建議事先確立好改造方案和劃分責(zé)任歸屬，有助于加快完井進(jìn)度;

（6）部份井氧活化某層配注與地質(zhì)配注不符，技術(shù)實(shí)施效果難以評(píng)價(jià)，下步需要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

作者簡(jiǎn)介：

寇微，男，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院機(jī)械工程與科學(xué)學(xué)院金屬材料工程專業(yè)，高級(jí)工程師，主要從事油田分層注水和化學(xué)驅(qū)注聚技術(shù)研究與推廣工作