水井無纜智能分注技術的實踐與應用

吳小艷

【摘? 要】智能分注技術作為區別于傳統有纜注水技術的新型實用技術，具有節約成本、方便操控等多項優勢。通過對智能分注技術原理的研究以及配套工藝的實踐與完善，有助于解決分層注水井有纜調配水過程中遇到的返油嚴重、成本高、分層測壓不直觀等問題。

【關鍵詞】智能分注;無纜;測調

近年來，分層注水技術在沈采區塊開發過程中取得重要技術進展，已實現從常規測調到測調聯動、從普通偏心配水到橋式偏心配水兩個轉變，研究部門針對斜井測調困難問題也開展了同心電動測調工藝的試驗，取得了進展。但從本質上來說，偏心電動測調和同心電動測調仍屬于有纜調配水技術范疇，在應用過程中也遇到了一些問題，主要表現在：

1、分層注水井測調及驗封需配備車組和專業人員，進行井下投撈/調配/驗封作業，工藝復雜，成本高。每次測調費用2.2萬元/井，每次驗封費用2萬元/井。

2、斜井常規測調成功率低。區塊中這樣分注井有22口，井斜17°～31°，測試成功率60%。

3、高壓分注井測調困難。高壓分注井測試儀器下入困難，區塊注水壓力18MPa以上分注井有10口。

為解決上述問題，本著從生產實際出發和做好技術儲備的原則，開展注水井自動分注測調工藝推廣試驗，滿足油藏研究對井下分層參數長期連續監測的需求。

通過操作端無線遠程遙控水嘴實現多級調配、測試、驗封和注入壓力、注入量的實時監測，為重點井測試調配工作提供一種先進手段，以實現技術升級。

1.技術原理

從地面的油管中，按照一定的指令格式向下打水壓，將控制命令轉換成水壓脈沖通過井筒傳輸給井下智能配水器，井下智能配水器通過測量地面傳送來的壓力變化并將這些壓力脈沖進行數字解碼得到地面的控制命令，然后控制電機動作改變注水量大小。

無纜智能測調工藝系統主要由地面控制系統與井下工藝管柱部分組成。

井下工藝管柱部分與常規分注工藝類似，通過分注管柱將智能配水器與封隔器組合下入井內，實現分層注水及智能調配。

1.1 可編碼壓力脈沖波產生

將井口配水閘門更換為可程控電磁閥，井下配水器更換為可程控的可調配水嘴。通過設計地面控制模塊控制地面電磁閥的開關，產生脈沖，將命令進行編碼載入該脈沖波，井下配水器接收并識別該波形，解碼，對控制命令進行響應，實現流量調節、參數測量等命令的下發。

同理，開發井下控制模塊，控制井下可調配水嘴的開關動作，使管內壓力波動來產生脈沖，將生產數據、壓力、流量進行編碼載入該脈沖波，地面模塊接受并識別，解碼，實現井下數據的向上傳輸。

1.2技術關鍵

井下可控配水器智能化是技術關鍵。解決主要技術難點在井下調配水控制、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，向井下配水器發送按某一開度進行調節命令，配水器執行并將穩定后水嘴前后壓差向地面反饋，在地面控制器計算水量并與配注要求比較，再發出下一調節命令，直至合格。

水嘴雙級細分控制：

通過模型計算，分為8、12、26三大類。開度分為16位，每位分5小位，實現精確配水調節。

按過流面積分度為：

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

開度步長設置：

通過水嘴流動模型模擬，按角度步長進行分布設計。

井下控制器高溫高壓標定

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

1.3.1 對套管保護封隔器結構進行改進，配合防頂單向錨定結構，既保證封隔器承下壓能力，又利于動管柱作業解封。

1.3.2 采用了補償溫度、壓力效應下管柱伸縮的補償器，和水力錨、封隔器配套，減小了封隔器坐封及注水過程中的管柱蠕動對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解封封隔器，使管柱在具備承受高溫高壓的功能的同時降低解封負荷。

1.3.4? 采用防砂防垢球座，保證密封更可靠。

2.現場應用情況

2.1試驗總體情況

在沈84安-12塊開展了無纜智能分注技術試驗，現場應用4井次，全井配注調配誤差均在10%以內。

2.2試驗井測調情況

測調方法：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始調配。根據驗封時讀取的嘴前嘴后壓力，靜70-044井測調順序為第一層先調，第二層后調。

封隔器坐封后，控制油壓在11MPa，打開第二層，關閉一三層，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，無明顯變化，即為驗封合格。

封隔器坐封后，控制油壓在11MPa，打開第二層，關閉一三層，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，無明顯變化，即為驗封合格。

3.經濟效益分析

無纜智能分注技術試驗，成功應用4口井，平均單井測試時間為1天。試驗期間錄取井下壓力、流量等監測數據150組。通過分析采集數據，制定井組匹配動態調整方案8井次，井組累計增油6573噸，總計經濟效益預計達955萬元，為多級細分注水實現技術升級及下步推廣應用提供了技術支持。

4.取得成果

實現無線遠程遙控測調，以注入水為介質，利用壓力波來調整分層注水量，不受天氣和時間的影響，實時讀取分層段注水量、分層累積流量、各層段壓力數據等多項動態資料。

不需要配備測試車組進行測試投撈，節省作業測試成本，單井測調時間縮短為一天。

井下智能配水器以電池為動力源，為無纜測調，受井況制約小。

具備自驗封功能，無需下入儀器即可滿足封隔器驗封需要。

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返吐。

2、高壓分注井地面改為雙閥控制系統，形成足夠調節壓差，便于精細調配水。

（作者單位：中國石油遼河油田分公司 沈陽采油廠）