大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水技術(shù)探討

孫偉（吉林油田公司油氣工程研究院，吉林 松原 138000）

大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水技術(shù)探討

孫偉（吉林油田公司油氣工程研究院，吉林 松原 138000）

針對吉林油田新立III區(qū)塊集約式大平臺建井復(fù)雜井況應(yīng)用的常規(guī)偏心分層注水工藝測調(diào)試成功率低、效率低、測試資料有效期短等問題，開展了大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水技術(shù)的研究。該工藝技術(shù)主要由一體化智能配水器、過電纜封隔器、地面控制箱、上位機(jī)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等核心部分和鋼管電纜、電纜卡子等輔助部分組成。該注水工藝為油藏地質(zhì)提供了長期、連續(xù)、實(shí)時井下動態(tài)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測、調(diào)控技術(shù)，同時解決了大平臺注水井斜度大而導(dǎo)致分層注水測調(diào)試成功率低，效率低等技術(shù)難題。

低滲透；大平臺；分層注水；互聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)測；遠(yuǎn)程調(diào)控

1 大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水技術(shù)研究

1.1 工藝組成

由一體化智能配水器、過電纜封隔器、地面控制箱、上位機(jī)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等核心部分和鋼管電纜、電纜卡子等輔助部分組成。

1.2 工作原理

（1）驗(yàn)封：將目的層一體化智能配水器水嘴關(guān)閉，其他層段正常注水，通過注水閥門“關(guān)、開、關(guān)”操作，根據(jù)壓力傳感器上傳的嘴前、嘴后壓力數(shù)據(jù)，分析該層密封性。

（2）流量測調(diào)：地面設(shè)定各層的注入量、統(tǒng)一調(diào)節(jié)時間，各層配水器根據(jù)地面設(shè)定的時間自動測調(diào)各層流量。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：一體化智能配水器采集井下各層注水參數(shù)（包括溫度、流量、壓力），通過鋼管電纜與地面控制箱雙向通信、地面控制箱與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)終端無線雙向通信，實(shí)現(xiàn)地面指令下達(dá)、井下數(shù)據(jù)接收、井下數(shù)據(jù)回傳等功能。

2 配套技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 一體化智能配水器設(shè)計(jì)

2.1.1結(jié)構(gòu)

主要由上接頭、下接頭、壓力傳感器、流量傳感器、水嘴和控制電路等組成。

2.1.2關(guān)鍵技術(shù)

一體化智能配水器用于實(shí)現(xiàn)注水井注水參數(shù)的監(jiān)測和流量的閉環(huán)控制，通過鋼管電纜與地面控制箱通信，接收地面控制指令及回傳數(shù)據(jù)。

流量傳感器：采用渦街流量計(jì)，其原理是在所測流體的通道內(nèi)設(shè)計(jì)流體以產(chǎn)生卡曼旋渦，旋渦產(chǎn)生的頻率與流量在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系，檢測卡曼渦街的頻率可得到流量數(shù)據(jù)，其特點(diǎn)是壓力損失小，穩(wěn)定性高，量程范圍大，但需要一段的穩(wěn)流場。

都說“計(jì)量乃文明之母”，這話一點(diǎn)不假！在人類發(fā)展史上，關(guān)于長度的計(jì)量由來已久。在古代，人類用肢體或簡單物體作為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量，但是經(jīng)驗(yàn)計(jì)量的弊端也顯而易見?！懊住钡恼Q生是長度計(jì)量史上的一個里程碑，那么“米”有著怎樣的前世今生呢？

壓力傳感器：采用濺射薄膜式壓力傳感器，具有體積小、耐壓值高、工作穩(wěn)定、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，測量范圍為0-60MPa，精度為0.1級。由于井下空間有限，不便于安裝壓力測量補(bǔ)償電路板，為了提高壓力測量精度，在檢測電路中設(shè)計(jì)簡單的硬件補(bǔ)償模擬電路。

高精度陶瓷堵塞器：堵塞器是井下調(diào)節(jié)流量的關(guān)鍵部件，采用高純度陶瓷為原材料以及高精度模壓技術(shù)制造成定型，以提高堵塞器的強(qiáng)度和壽命。

2.2 過電纜封隔器設(shè)計(jì)

2.2.1結(jié)構(gòu)

主要由上接頭、坐封機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)、平衡保護(hù)機(jī)構(gòu)、逐級解封機(jī)構(gòu)、電纜密封機(jī)構(gòu)、電纜通道、下接頭等部分組成。

2.2.2關(guān)鍵技術(shù)

過電纜封隔器主要用于過電纜條件下封隔地層，不占用主通道實(shí)現(xiàn)鋼管電纜的預(yù)置，封隔器側(cè)腔留出預(yù)置電纜空間。施工時將電纜先預(yù)置在腔內(nèi)再通過水下高壓單芯電纜接頭對接，過電纜封隔器與傳統(tǒng)的Y341可洗井逐級解封封隔器功能一樣，具體體現(xiàn)為坐封、解封及洗井功能。不同的是過電纜封隔器的內(nèi)襯管設(shè)計(jì)為兩體結(jié)構(gòu)，中間預(yù)留電纜通道實(shí)現(xiàn)鋼管電纜的預(yù)埋。

2.3 井下雙向數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)

井下雙向數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面指令下達(dá)、井下數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)管理等，并通過鋼管電纜為井下配水器提供動力電。系統(tǒng)工作時，進(jìn)行自定義周期閉環(huán)測調(diào)及調(diào)配工藝數(shù)據(jù)回傳存儲，無需人工參與。當(dāng)需要根據(jù)地質(zhì)要求更改各層注入量時，可通過上位機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)定。

2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制技術(shù)設(shè)計(jì)

井下分層注水參數(shù)實(shí)時傳至生產(chǎn)管理系統(tǒng)，技術(shù)人員可根據(jù)權(quán)限隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和配注方案調(diào)整。信息化管理系統(tǒng)可遠(yuǎn)程連續(xù)錄取注水井日常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、提示、報(bào)警，根據(jù)實(shí)時傳輸?shù)木聟?shù)自動或人工決策遠(yuǎn)程控制命令，自動形成注水井測調(diào)數(shù)據(jù)成果表。

2.5 技術(shù)特點(diǎn)

（2）為油藏工程提供長期、連續(xù)、實(shí)時井下“無干擾”數(shù)據(jù)。

（3）通過地面統(tǒng)一時間標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)多層段同步、自動測調(diào)各層流量。

（4）采用單芯電纜實(shí)現(xiàn)供電和數(shù)據(jù)傳輸，無需井下電池。（5）測試、驗(yàn)封、調(diào)配操作都無需動用測試車，可遠(yuǎn)程控制。

3 大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分注技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)

2014年7月在新木采油廠13-20.1三層段分層注水井開展了大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證技術(shù)的可行性。

現(xiàn)場完成了封隔器驗(yàn)封、水量調(diào)節(jié)試驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)了注入嘴前、嘴后壓力及注入量實(shí)時監(jiān)測。

井下工作2個月后，發(fā)現(xiàn)注水壓力由7.8MPa上升到9MPa，全井注入量由48m3/d下降為23m3/d。通過實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)第二、三層段注入量正常（略偏大），第一層段無流量，其節(jié)流壓差為7MPa左右，初步判斷可能是注入水質(zhì)差導(dǎo)致一體化智能配水器水嘴遇堵。地面下達(dá)指令調(diào)整堵塞器開度，將雜質(zhì)排除，油管壓力迅速下降，油層壓力逐漸恢復(fù)，成功處理了水嘴堵塞問題，同時又進(jìn)行了驗(yàn)封測試，封隔器密封合格。

4 結(jié)語

（1）該工藝為油藏工程提供長期、連續(xù)、實(shí)時井下“無干擾”數(shù)據(jù)，技術(shù)人員可以隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和配注方案調(diào)整。

（2）通過地面統(tǒng)一時間標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)多層段同步、自動測調(diào)各層水量，提高了水量測試精度，更好的落實(shí)地質(zhì)配注方案。

（3）測試、驗(yàn)封、調(diào)配操作都無需動用測試車，可遠(yuǎn)程控制，大幅度縮減了測調(diào)試設(shè)備投資與人工成本。

（4）大平臺井互聯(lián)網(wǎng)智能分層注水工藝可以滿足集約化建井各類復(fù)雜井況多層分注需求，具備細(xì)分注水條件，解決了常規(guī)分注工藝在復(fù)雜井況下測調(diào)試技術(shù)難題，應(yīng)用前景廣闊。

孫偉(1983-)，男，2006年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事井下工具研究工作，工程師。