測調聯動測試分層注水工藝及在青海油田的應用

唐建代，楊 宏，陳 偉，于潤國

（1.中國石油青海油田分公司測試公司，青海茫崖817500；2.中國石油青海油田分公司采油一廠）

注水是改善油藏開發效果和提高油田采收率最經濟有效的方法［1］。目前國內注水傳統的分層配注工藝采用偏心堵塞器作為井下分層配水的工具，其堵塞器配水嘴徑不可調整，實現分層注水往往需要多次投撈堵塞器更換水嘴。該工藝投撈調配作業工作量大、效率低，尤其對于長井段多層注水和細分層注水，配注層段的配注量往往存在較大的誤差，因而不利于精細注水開發［2-3］。測調聯動分層配注方法依托于現有的常規偏心配水技術，繼承了常規偏心配水的技術優勢，能夠克服傳統配水工藝的不足，有效地提高施工質量和效率［4］。

1 測調聯動測量原理及特點

1.1 結構與原理

測調聯動分層注水系統（LZT-200流量自動測調系統）綜合了機電一體化、計算機控制、通信、傳感器、精密機械傳動等技術，由地面控制儀、井下測調儀、可調節高壓注水閥及配套設備等部分組成［4-5］（圖1），其核心部分是井下綜合測調儀和可調堵塞器。井下綜合測調儀是測調聯動的處理控制單元，通過控制和調整電機帶動可調水嘴進行轉動；可調堵塞器是控制分層注入水量大小的重要部件，與井下測調儀的調節支臂對接后可實現水嘴開度大小的調節，進而改變和實現分層注入水量，達到合理配注的要求。

圖1 流量自動測調系統分層測試工作示意

在具體測量中，LZT-200流量自動測調系統采用單芯電纜下井結構，在單芯電纜上實現正向供電和雙向ST編碼的數據通信，井下儀可以給地面控制系統發送測量數據，也可接收地面系統的指令。調節器處理控制單元根據地面系統的指令處理數據并控制“傳動軸電機”和“調節器電機”的正轉及反轉，來實現對調節臂的張收控制，以及對可調水嘴的開度調節。當需要對目標層進行注水調節時，首先系統將井下儀下至要注水的目標層面上方約2～5 m 的距離，通過“傳動軸電機”打開調節臂和導向鍵，儀器下放到目標層后，通過導向鍵使傳動軸與井下的可調水嘴實現可靠對接，通過地面系統給流量計發指令，使流量計向地面系統傳送流量的實際測量值，操作人員根據實際測量值和需要注水值的大小，通過地面系統軟件，并給井下的調節器控制短節發調節指令［4］。

1.2 技術特點

測調聯動儀器具有測量體積小、耐溫耐壓性好，流量范圍寬、計量精確度高，操作方便，故障率低等特點［4］（表1）。

表1 LZT-200流量自動測調系統技術指標

與目前油田現行的傳統水井調配工藝對比來看，測調聯動系統具有以下技術特點：

（1）無需改變油田已有的偏心注水配套設備；

（2）地面控制系統控制井下測調儀的注水調節和流量測量，實現了過程實時監測和測量；

（3）分層流量測量采用非集流式超聲流量原理，無需坐封測試流量，避免了因坐封導致的儀器遇卡情況的出現，提高了流量測量的成功率；

（4）傳統堵塞器采用固定直徑水嘴，分層注水需要多次投撈調配；測調聯動分層配注使用可調水嘴，無嘴徑限制，每層僅需投放一次可調水嘴，并由地面控制系統實現不同注水層位的水嘴直徑控制，無需反復打撈和投放。

2 現場應用效果分析

青海油田在柴達木盆地已發現的油田中，大多數油田油層多、含油井段長，縱向上分布井段一般為500～1 600 m，平均井段550 m。由于縱向上分布井段長，層間滲透率差異較大，投入開發后，層間矛盾加大，層間干擾嚴重。加之，油層多層“薄、多、散、雜”的特點，采用三封三配及四封四配偏心配水工具進行細分層系注水后，雖然在一定程度上改善了注水開發效果，但分層流量偏心投撈測試工作量大，周期長，測量資料準確率低，尤其對于小注入量的細分層注水井，在調配時的配注量誤差相對較大。因此，準確掌握油藏各層段的注水、吸水狀況，對于判斷下步注水井方案調整方向具有重要意義。

2.1 整體效果評價

自2010年4月起采用LZT-200流量自動測調系統，對尕斯庫勒、油砂山等油田進行了31井次的測調測試，并獲得了大量的第一手測試資料，為該系統的現場應用效果評價提供了真實可靠的數據支持。在全部完成的24口92層組偏心分注測調工作中，單層配注的符合率達96.74%。與常規調配技術進行對比，在水井分層配注測調時，測調聯動技術將原有堵塞器改為可調水嘴，每層僅需投放一次可調水嘴，調配一口井正常所需時間為由常規投撈調配的1～3天減小至2.5～4小時，且無需反復打撈和投放，很好地解決了偏心分注測試調配技術測調時間長、多次投撈工作強度大等問題。同時，流量測調儀器投入井下后，操作人員根據地面控制系統顯示的流量值，通過地面智能操作，對可調水嘴的開度進行增大和減小，以達到調節注水量的目的，其獲取的測試數據具有直讀性、精度高的特點［6-7］。

2.2 典型區塊實例分析

油砂山油田是柴達木盆地發現最早、滾動勘探開發的油田之一。1992年油田恢復投產以來，在Ⅰ斷塊構造主體部位開辟混采混注先導試驗區，9 口油水井投入試注試采，注水井吸水能力強，油井見效較好，注水開發取得了一定的效果。針對油層井段長、多層開發層間矛盾突出的開發現狀，2004年對油田Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ斷塊分三套層系開發，通過適度加密井網和控制射孔層井段跨度和射開厚度，開展以“多井點、低水量，溫和注水”的模式進行注水。通過轉注新鉆水井，注水井點、注采對應率和注水能力得到大幅提高，油田注水得到較好的改善。實施分層注水開發以來，分注工藝以偏心配水三封三配為主，注水井點和注水能力有了大幅提高，平面上基本達到了注采平衡。但由于油層井段長，射孔層跨度較大，吸水剖面等資料證實各層系水驅動用程度一直較低，射開層中63%的層沒有吸水，37%的吸水層中部分層是單層突進嚴重，分層注水合格率低。

為進一步改善油砂山油田的注水開發效果，自2011年起對Ⅰ、Ⅱ斷塊構造主體部位開展精細注水試驗，對長井段多層井段通過單卡單注逐步實施分層注水，根本上提升注水開發效果。以油砂1-2井為例。該井注水射孔層段366.9～499.4 m，射開32.8m／13層，2006年8 月轉注后一直以三封三配注水（圖2），日注水量16～24 m3。由于采用傳統的固定嘴徑投撈調配工藝，分層注水時無法精確實現對單層或卡封層段注水量的控制，主要吸水層位為5、6、7 三個小層，吸水量占全井注水量的76.4%。2011年9 月對該井進行了七封七配注水試驗（圖2），縱向上對主力層段單卡單注。從分層流量測試成果來看，7個封隔器座封合格，且各卡封層段均有吸水。同時，吸水剖面測試表明實施七封七配后，12個射孔層中有10 個層在吸水，改善了原來單層突進、吸水不均衡的現象，從根本上改善了射孔層的吸水狀況。

圖2 油砂1-2井注水配注示意圖

3 結論與認識

（1）測調聯動分層配注工藝使用的可調水嘴無嘴徑限制，彌補了傳統調配工藝采用固定嘴徑、多次投撈調配的缺陷，有效地提高了分層配注的準確度。

（2）測調聯動測試系統有效地解決了偏心分注測試調配技術測調時間長、多次投撈工作強度大等問題。現場應用的24口92層組偏心分注測調工作中，單層配注的符合率達96.74%。該技術對于長井段多層精細分層注水具有很好的適應性。

［1］ 鄒翔，薛紅霞.探索老油田整體開發的有效注水方式［J］.西部探礦工程，2005，（12）：101-102.

［2］ 高振濤，侯慶春，肖兵.注水井偏心電動調配測試技術［J］.油氣井測試，2002，11（3）：53-54.

［3］ 劉永勝.注水井分層智能聯動調配系統［J］.石油儀器，2007，21（1）：62-63.

［4］ 王中國，郝偉東.注水井雙流量高效分層測調技術［J］.大慶石油地質與開發，2011，30（3）：126-130.

［5］ 魏文博，劉睿，孫徽.注水井LZT-200流量自動測調系統［J］.油氣井測試，2010，（4）：73-74.

［6］ 梁乃成，孫亞州，楊銳.測調聯動分層測試技術在葡萄花油田的應用效果分析［J］.油田節能，2007，（3）：44-47.

［7］ 趙衛華.注水井分層測試資料的綜合分析方法［J］.科學技術與工程，2012，（12）：2977-2980.