無纜智能分注技術現場試驗與應用

喬志學 趙留陽 孔憲永 杜泳林（中國石油大港油田分公司第三采油廠）

注水是油田補充地層能量、提高采收率最經濟有效的方法之一[1-2]。為有效解決層間、層內差異，油田以分層注水技術實現均衡注采開發[3-4]，大港南部油田主要分注工藝為橋式同心分注。據統計，2019 年大港南部油田近32.4%的橋式同心分注井因稠油軟阻、硬垢卡阻而無法完成水量測試調配，嚴重影響到油藏分層注水開發；同時，隨著油田精細開發不斷深入，常規分注工藝面臨諸多挑戰。分注井測調頻次加密造成測調力量嚴重不足，測調周期長導致分注合格率下降快，常規間隔測調數據有限難以滿足實際生產需求是困擾大港南部油田的難題。

目前國內采用的“橋式偏心+鋼管電纜直讀測調”和“同心非接觸式”為主體的智能化分層注水技術[5-7]，在油田注水中已得到大規模推廣應用，大幅提高了注水井測調效率，縮短了測調時間[8-9]。但是，目前的智能分層注水工藝技術水平仍然面臨較多的問題：測調周期逐年縮短、層間矛盾加劇、無法進行油藏模擬等。為了進一步滿足生產要求，有必要發展無纜智能化分層注水技術，擴大注入水的波及體積，提高注水驅油效率，實現對注水層的精細控水。

1 技術原理

1.1 無纜智能分注技術

無纜智能分注技術主要由3 部分組成：以INTERNET 遠程通訊與數據采集處理軟件系統為主體的遠程控制操作、數據處理應用平臺；以單井控制、數據采集、波碼調質解調為主體的地面測控、數據采集、信息轉換、數據接收與處理系統；以分層數據采集、數據傳送、指令接收處理、自動控制和水嘴水量測控系統為主體的井下智能配水系統。地面遠程控制與采集系統原理見圖1。

1.2 控制單元主要功能

1）遠程控制系統。遠程控制系統包括：基地與井口地面通訊連接；遠程控制指令發布與傳送；遠程數據的接收、解碼與處理；實時數據分析與解析處理、數據存儲和顯示；注水井工作狀態的實時監控。

2）地面控制系統。地面控制系統包括：井口流量、壓力采集傳送；井口控制指令接收與執行；注水閥、排空閥開度控制；分層流量數據接收與解碼；配水器控制指令轉碼發送。

2 技術優勢

1）簡化工藝，降低管理成本。一套裝備完成地面數據采集、井下分層數據采集、分層測調、單井流量恒流、恒壓控制等功能。全面實現辦公室管理模式的水井日常監測管理和動態管理。

2）智能化系統，解決井筒限制。遠程控制系統采用人工智能差壓式流量與模擬化系統，可以實現地面恒流、地面恒壓及井下恒流，穩定可靠，環境影響小；數據遠程標定，數據精度高，數據誤差低。

3）設備耗能低，保障注水時率。系統采用微電路，電動機及遠傳數據耗能低，配套電池組總電量為24 Ah，總耗能占總電量的52.65%。井下裝置見圖2，系統各部分耗能情況見表1。

圖2 井下裝置

表1 系統各部分耗能情況

4）水嘴多分度，配水簡單。多種結構平衡水嘴（圖3） 可以滿足低載荷、低壓耗、多流量需要，同時可以高精度多分度調節，配注更簡單。

圖3 水嘴結構

3 現場應用

3.1 現場試驗

大港南部油田優選G-36 井實施無纜智能分注技術，并完成遠程調配水量。測調完成后，配注60/40 m3/d，實注60.5/39.5 m3/d，恒壓19 MPa，確定流量為100 m3/d，達到配注量，注水平穩。

遠程調配后，測試吸水剖面核實地下水量。測調時，遠程調配系統顯示瞬時流量60.24/39.6 m3/d，電磁流量顯示第一層配水器水量為60 m3/d ；第二層遇阻未測到，經過現場流量計瞬時水量4.15 m3/d核驗，第二層配水器水量為40 m3/d，測試結果驗證了無纜智能分注遠程調配的有效性。

3.2 應用效果

實現從機械式分注到智能調控與實時監測分注突破，生產動態數字化管理，推動地質工程一體化。通過技術信息化、智能化手段，解決測調力量不足問題，提高測調效率及提高注水生產效率，減少測調設備投入；實現注水井分層注水量精細調配及封隔器密封狀況監測；實現注入參數實時、連續監測，可為油藏動態調整提供更詳實、準確的數據。同時為了完善工藝配套、改進配水器及配套設備，做了以下工作：

1） 改進無纜智能配水器結構，耐壓等級由50 MPa 提高至70 MPa，提高工藝適應性。

2）改進水嘴控制機構，水嘴配水開度由16 檔增加至48 檔，提高配水精度。結合現場實際條件，加強壓力信號識別及抗干擾能力，使壓力信號波動識別范圍由大于或等于5 MPa 降低至大于或等于0.7 MPa，提高技術可靠性。

3）優化完善測調控制技術，井口雙閥控制優化為單閥控制，滿足安全環保要求。

4） 完善井口配套，將流量計優化為監測裝置，井口直觀監測分層流量、壓力等數據。

4 效益分析

4.1 經濟效益

大港南部油田G-36、G92-10 井實施無纜智能效果明顯，注水平穩，無需下入測試儀器即可進行遠程調控。截至目前，節約測調費用10.8 萬元，日增油3.91 t，累計增油665 t，累計創效650 余萬元，現場試驗效果統計見表2。

表2 現場試驗效果統計

4.2 社會效益

無纜智能分注技術工藝自動化程度高，調水方便，不再需要測調車進行水量測調，降低了管理難度及生產護理成本及員工的工作強度，產生了一定的社會效益。同時由于不需要測調儀器進行井下測調，可以消除稠油及高壓油藏的限制，為稠油及高壓油藏分層注水提供了新的思路。

5 結束語

無纜智能分注技術通過地面發送壓力波方式將各層位的配水量以指令形式傳遞給智能配水器，配水器自動調整水嘴大小，使注水量與預設配水量一致；同時井下智能配水器將壓力和流量傳至地面進行實時監測、直讀與顯示。該工藝自動化程度高，無需下入測試儀器即可進行遠程調控。該技術能夠降低管理成本、減輕員工的勞動強度，具有一定的社會效益，也為油田提質增效、數字化轉型奠定了堅實的基礎。