有纜式第四代智能分層注水技術(shù)優(yōu)化及現(xiàn)場應(yīng)用

摘 要：青海油田注水開發(fā)油藏類型多，非均值性強(qiáng)，開發(fā)矛盾突出，在精細(xì)注水實施過程中測調(diào)工作量和測試力量不足，由于井況條件產(chǎn)生的測試遇阻問題也未能有效解決。為此油田引進(jìn)第四代分層注水工藝，不需要投撈測試儀器，解決了儀器遇阻、遇卡的問題，優(yōu)化電纜密封方式、研制電纜直穿式封隔器和遠(yuǎn)程通信及控制技術(shù)，實現(xiàn)了對注水層段在實時在線調(diào)控，為油田開發(fā)提供了技術(shù)支撐，為后續(xù)工藝升級提供了基礎(chǔ)。有纜式智能分注技術(shù)在青海油田實施45口井，最大分注級數(shù)為5封5配，最大下深2 033.5 m，施工層段密封率達(dá)到100%，單井調(diào)配時間相比橋式偏心提高了6倍，測試成功率達(dá)到100%。

關(guān)鍵詞：青海油田；分層注水；關(guān)鍵技術(shù)；工藝優(yōu)化

中圖分類號：TE357；TQ022.12""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""""""""""""""" 文章編號：1001-5922（2024）07-0117-04

Optimization and field application of the fourth-generation

intelligent layered water injection technology with cables

YUAN Yongwen1，ZHANG Xifeng1，LI Hongwei1，HU Chun2，NING Chaohua1，

YANG Honggang1，Cheng Yanjun1

（1. Drilling and production technology research institute of Petro China Qinghai Oilfield Company，

Dunhuang 736200，Gansu China；2. China petroleum qinghai oilfield company

oil production plant No.5，Huatugou 816499，Qinghai China）

Abstract： There are many types of reservoirs developed by water injection in Qinghai Oilfield， with strong heterogeneity and prominent development contradictions. In the process of fine water injection， the workload of measurement and adjustment and testing force are insufficient， and the problem of testing resistance due to well conditions has not been effectively resolved. To this end， the oilfield introduced the fourth?generation layered water injection technology， which eliminated the need to pull out testing equipment， solved the problems of equipment being blocked and stuck， optimized the cable sealing method， developed a cable straight?through packer and remote communication and control technology， realized real?time online regulation of the water injection layer， provided technical support for oilfield development， and provided a basis for subsequent process upgrades. The cable?type intelligent separate injection technology had been implemented in 45 wells in Qinghai Oilfield. The maximum number of separate injection stages was 5 seals and 5 arrangements， and the maximum depth was 2 033.5 m. The sealing rate of the construction section reached 100%.

Key word： qinghai oilfield；layered water injection；key technology；process optimization

青海油田位于柴達(dá)木盆地，油田地質(zhì)條件復(fù)雜、斷層眾多、古沉積環(huán)境變化大。在已發(fā)現(xiàn)的油田中，儲層多數(shù)具有含油井段長、油層多、油層薄、含油飽和度低、地層壓力低、泥質(zhì)含量高、水敏性強(qiáng)等特點(diǎn)。巖性既有砂巖油藏、砂礫巖油藏、也有灰?guī)r油藏，主要為砂巖。油田儲層條件的復(fù)雜多樣，造成層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)，隨著主力油田開發(fā)進(jìn)入中后期，油藏的矛盾日益突出，分注井縱向上層間差異大，分注合格率變化快，層段調(diào)配工作量大，需要發(fā)展第四代分注工藝，及時指導(dǎo)注水油藏的開發(fā)調(diào)整需求［16?21］。分析了青海油田注水工藝現(xiàn)狀，提出了傳統(tǒng)分注工藝存在的問題，研制改進(jìn)了有纜式第4代分注工藝，解決了儀器遇阻、遇卡、注水層段在實時在線調(diào)控等問題，并對其在青海油田的應(yīng)用效果進(jìn)行了評價。

1"" 注水工藝現(xiàn)狀分析

隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，老油田含水逐年上升，個別區(qū)塊綜合含水接近90%。受層間矛盾加劇、注采對應(yīng)關(guān)系復(fù)雜的影響，導(dǎo)致無效水循環(huán)加劇，水驅(qū)動程度低，精細(xì)注水工作量逐年增加，傳統(tǒng)分注工藝存在測調(diào)成功率低、分注合格率快速下降等問題。

1.1"" 測調(diào)成功率低

統(tǒng)計近幾年的數(shù)據(jù)，注水井測試成功率較低，一般低于80%，具體結(jié)果如圖1所示。影響測試成功率的主要原因是測試遇阻、遇卡，占比超過50%，具體如圖2所示。

1.2"" 分注合格率快速下降

圖3為分注井合格率變化情況。

由圖3可知，分注合格率快速下降，要求至少每2個月對分注層調(diào)配1次，而油田現(xiàn)有的測試隊伍不足與分注井分注合格率的快速下降的問題，隨著油田注水井?dāng)?shù)的增多越來越突出。老油田開發(fā)后期，由于剩余油分布的復(fù)雜，定時點(diǎn)測的測調(diào)方式無法實現(xiàn)對分層流量和注入壓力等重要參數(shù)進(jìn)行長期持續(xù)監(jiān)測等問題，同時也無法滿足油藏分析評價對數(shù)據(jù)量的需求，亟需通過技術(shù)進(jìn)步和工藝升級來解決這一問題。

2"" 有纜式第四代分層注水技術(shù)

針對傳統(tǒng)分注工藝的弊端，青海油田引進(jìn)有纜式第四代分注工藝。該工藝不需要投撈測試儀器，解決了儀器遇阻、遇卡的問題，同時實現(xiàn)了對配注層段的連續(xù)監(jiān)測及調(diào)配，大大提高了分注合格率。在工藝引進(jìn)過程中，為適應(yīng)高原油田的環(huán)境，對工藝進(jìn)行了本土化改進(jìn)和完善。

2.1"" 纜控高效密封技術(shù)優(yōu)化對比

傳統(tǒng)電纜密封采用世偉洛克一級密封，NPT螺紋處未設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

由于井下壓力高，井內(nèi)液體易滲漏，施工過程易出現(xiàn)井下儀器短路現(xiàn)象。為保證入井工具的安全，技術(shù)人員對電纜密封裝置進(jìn)行優(yōu)化，去掉了NPT螺紋結(jié)構(gòu)，增加了密封數(shù)量，實現(xiàn)了三級密封，如圖5所示?？紤]到井下溫度、壓力的影響，將第一級密封設(shè)計為雙卡套管接頭，實現(xiàn)在高溫高壓環(huán)境下持久密封。

2.2"" 封隔器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

傳統(tǒng)過電纜式封隔器的電纜繞過封隔器膠筒，存在接觸點(diǎn)多、密封風(fēng)險大的問題。為此，優(yōu)化封隔器結(jié)構(gòu)，自主研制出直穿式過電纜封隔器，具體如圖6、圖7所示。

直穿式過電纜封隔器的電纜由環(huán)空通過電纜頭進(jìn)入油管，繞過封隔器后再由油管內(nèi)部通過電纜頭穿出，用電纜密封頭連接電纜。電纜直接穿過封隔器后，一個封隔器減少了2處連接點(diǎn)，每口井減少施工時間4 h?！斑^纜斷點(diǎn)連接”改進(jìn)為“直穿過纜連接”的方式，大幅提高了電纜密封性能，有效縮短了施工工期，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

2.3"" 傳控一體化傳輸技術(shù)

為實現(xiàn)對注水井下層段流量的監(jiān)測與調(diào)控，研發(fā)了數(shù)據(jù)采集與傳輸、遠(yuǎn)程操作與控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)瀏覽與分析三級架構(gòu)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，軟件界面如圖8所示。

該系統(tǒng)通過智能配水器采集溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)上傳至地面，經(jīng)過智能配水器控制柜解析后通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通訊發(fā)布至系統(tǒng)網(wǎng)站，同時中心辦公網(wǎng)發(fā)出的指令也能按照協(xié)議解析后發(fā)送給智能配水器執(zhí)行控制命令，完成調(diào)配工作。數(shù)據(jù)經(jīng)過上位機(jī)軟件解析后入中心數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性，完成數(shù)據(jù)的無縫對接。各大系統(tǒng)均可使用該數(shù)據(jù)，使用者根據(jù)各自的權(quán)限進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)采集頻率調(diào)節(jié)、配注量調(diào)節(jié)等操作。

3"" 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1nbsp;" 現(xiàn)場應(yīng)用效果

青海油田自2015年起，為解決注水井測試力量不足，測調(diào)勞動強(qiáng)度大，測試遇阻、遇卡等問題，按照“邊攻關(guān)、邊應(yīng)用、邊推廣”的思路，逐步探索實施有纜式智能分注試驗與攻關(guān)。8年共實施45口井，最大分注級數(shù)為5封5配，最大下深2 033.5 m，試驗井礦化度最高17×104 mg/L。跟蹤試驗井的數(shù)據(jù)，其施工層段密封率達(dá)到100%，單井調(diào)配時間相比橋式偏心提高了6倍，避免了投撈測試，測試成功率達(dá)到100%，動態(tài)監(jiān)測頻次成倍提高。

3.2"" 現(xiàn)場應(yīng)用案例

以N8-1-2上井為例，該井采用三級、三段有纜式智能分注，配注量16 m3/d。分注管柱帶電纜下至設(shè)計層位后進(jìn)行磁定位校深，保證封隔器卡封位置避開套管接箍。下管柱過程中通過地面控制器對儀器信號進(jìn)行采集，整個過程儀器工作正常，未出現(xiàn)短路或電流異常。后續(xù)經(jīng)油管加壓5、10、15、20 MPa，分別穩(wěn)壓5 min，觀察管柱懸重和套管溢流，懸重下降套管溢流消失，判斷座封完成。之后現(xiàn)場通過地面控制器控制井下智能配水器打開Ⅱ配水嘴，地面壓力經(jīng)“開-關(guān)-開”工作制度的變化，判斷3只封隔器密封嚴(yán)密。

N8-1-2上井投注后，在持續(xù)跟蹤試驗井效果的過程中及時發(fā)現(xiàn)Ⅳ-5+6小層單層突進(jìn)，關(guān)閉Ⅳ-5+6小層，并對Ⅳ-18、Ⅳ-24小層重新分配注水量。15 d后測調(diào)發(fā)現(xiàn)啟動了Ⅳ-20、 Ⅳ-23、 Ⅳ-16+17小層，吸水剖面改善明顯，如圖9所示。

N8-1-2上井組在換封后生產(chǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)液量在關(guān)閉單突層注水后下降明顯，含水率也有降低，但是產(chǎn)油量基本持平，如圖10所示。

4"" 結(jié)語

（1）智能分注實現(xiàn)了對分注層段注水量、溫度、壓力的實時在線監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)注水層段的異常并及時進(jìn)行調(diào)整，對提高分注合格率，改善水驅(qū)效果，避免無效注水有積極作用；

（2）智能分注實現(xiàn)了油藏數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，結(jié)合油藏工程分析及油藏模擬研究，將進(jìn)一步提高油藏方案調(diào)整的目的性和有效性，從而提高精細(xì)水驅(qū)開發(fā)效果；

（3）智能分注在青海油田應(yīng)用5年來，經(jīng)自主改進(jìn)優(yōu)化，基本實現(xiàn)了技術(shù)的本土化，具備了規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)，下一步將通過工程、油藏一體化研究，探索智能化油藏管理模式。

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