智能測調分注系統的技術要點及應用前景

曹婕

摘 要：目前石油注水井分注工藝采用鋼絲和電纜測調，無法避免投撈偏心配水器的作業風險，只能監測瞬時注入量，無法實現實時監測與控制。不能反映各水層吸水量的信息變化。因此為了提高低滲油精細分注水平，進行智能測控注水技術的研究，實現流量控制與檢測是有必要的。智能測調分注系統用于油田水井分層配注，具有自動測調各層流量功能，能夠實現長期精確的分層注水，不需要人為干預。

關鍵詞：智能測調分注系統；技術要點；應用前景

1 油田注水工藝的發展

1.1 油田注水現階段遇到的問題

注水作為油田穩產增產的重要措施之一，在油田開發中的地位越來越重要，隨著油田開發進一步深入，層間層內矛盾日益突出，對于一個含油層系多、層內、層間平面非均質性嚴重的油田，由于各分層的地質特性存在較大的差異，造成各層間的吸水指數不同，通常水不是按比例進入油層，因此如何準確了解各小層的吸水情況及準確的實現各小層的精細注水，成為油田開發的重點。

為了實現各小層的精細注水則必須采取分層注水技術，當采用常規的注水方法，對各分層依次調配注水量時，由于層間干擾問題，需要較長時間的反復調配才能達到預期目標，調配效率比較低，如果層間干擾嚴重，可能無法完成配注任務，因此選用合適的注水方法實施分層配注是分層注水面臨的一大難題。

1.2 當前各種配注方法對比

（1）傳統的投撈式配水方法。主要是通過鋼絲等工具對井下水嘴進行投撈，它的缺點如下：a.調配效率低、配水精度低，不能實現井下精細的分層注水；b.投撈工作量大，隨著油田開發難度的加大以及鉆采工藝的進步，深井、超深井、斜井、大斜度井和水平井所占的比例越來越大，施工時投撈成功率也較低，而且易造成投撈過程中的掉卡事故。

（2）邊測邊調配水方法。將電纜下入井內調配測試儀，當坐層成功后，通過調節水嘴開度的大小，實現較好的井下分層注水效果，也實現了實時監測的功能，但其本身也有缺點：a.由于每次測調只進行幾個小時后即取出流量測調儀，注水工作筒水嘴處于固定狀態，若地層壓力或注水壓力出現波動時，工作筒無法實現自動調整，造成注水不準確；b.只能實現短時間的流量實時監測，無法實現長期監測；c.當需要調節分層流量時，必須先完成坐層才能進行調節，工序復雜，工作量比較大；d.對水嘴投撈或調節時，也會面臨大斜度井和水平井不易對接等問題。

（3）地面打壓測調配水方法。這種測調配水方法是某石油分公司最新研究的一種配水方法，該方法每層對應一個智能配水器，其上下用封隔器封隔，配水器內部沒有流量計，分層注入量通過地面打水壓控制，由地面發"配注"指令，井下各層自動恢復保存的狀態，自動調整到前面配注的流量值。但缺點有：a.通過觀察地面的注水量變化進行流量控制，分注精度比較低；b.通過打水壓方式控制配水器狀態，調配時間太長，成功率低；c.只能實現地面向井下單向傳輸，無法實時監測注水情況和井下狀況；d.無法避免層間干擾的問題，由于沒有井下流量計，無法獲知井下分層狀態。

2 智能測調分注系統介紹

智能測調分注系統技術原理：（1）在每個注水層位上均裝有一個井下配水器，層間用封隔器隔開。（2）實時監測每層注水量的大小，由微處理器自動調節閥門開度，將注水量控制在需要的水平上。（3）能長期監測井下流量、溫度、注水壓力和地層壓力，有驗封功能。（4）配水器能夠與地面進行通訊，地面控制器重新配置每層注水量的大小并存儲相應的測井數據。

3 技術要點及難點

3.1 地面測控系統

地面測調器內部需采用合適的標記識別方式，在不同層位的測調配水器同時工作。地面測調器主要實現供電功能、編解碼功能、控制功能、數據存儲功能、無線遠傳功能。地面測調器的操控軟件要實現實時數據傳送、現場操控、遠程操控等功能。地面控制器控制軟件實時對井下各個層位的壓力、溫度、流量數據進行直讀和實時監測，監測結果可以用測井曲線的方式顯示在屏幕上，也可以保存在數據庫中。

3.2 密封部分

（1）供電和通信電纜：電源正接中間纜芯，負極接外層鋼絲或鋼管，信號以載波的方式與供電共用同一根纜芯?，F場電纜密封和對接時只需要操作單根纜芯，方便可靠。（2）電纜密封接頭：電纜進、出測調配水器和封隔器的密封接頭。高壓密封的長期可靠性，必須采用多級密封。

3.3 井下測調配水器本體——流量計

（1）配水器本體：在保證外徑和過流通徑尺寸的情況下，流量計、可調水嘴等功能性組件的布局和設計、加工有一定難度。對各功能性組件進行模塊化設計，便于加工、生產、調試和流量、壓力的標定。（2）流量計：由于測調配水器需要在井下長期監測流量，所以流量計必須具有無運動部件、不腐蝕銹蝕、漂移小、精度和可靠性高等特點。

結合目前市場上各種井下流量計的優缺點以及井下測調配水器的特殊使用環境，可設計一種新型的井下壓差式流量計。差壓的大小和流量有確定的數值關系，而且有結構牢固，性能穩定可靠，使用壽命長的優點。

4 性能特點

智能測調配水器技術優勢對比如下：（1）適用井況方面：非智能的測調系統（以下簡稱非智能）主要適用直井，而智能測調系統（以下簡稱智能）不僅適用直井，還適用斜井、水平井，而且適用不同水質的井；（2）在投撈作業水嘴對接方面：非智能每次更改地層配注量時都需要投撈、對接水嘴，工作量大，水平井和斜井的投撈對接難度增大，而智能無需投撈作業和水嘴對接；（3）在實時監測方面：非智能不能實時監測地層壓力、溫度配注量等數據的變化，或者要在人工操作地面控制系統的情況下才可以觀察這些數據變化，而智能可在人工干預和無人操作兩種情況下，實時監測地層壓力、溫度、流量等數據變化；（4）在長期累積變化監測方面：非智能無法長期累積變化監測；而智能則可以通過地面控制系統長時間實時監測配注情況，通過軟件回放數據、繪制曲線，實現長期監測；（5）在實現自動方面：非智能的無法實現自動測調控制，而智能的系統可以通過自身的控制法，按照預設的流量、開度值自動測調配注量；（6）在精確度方面：非智能精確度較低，而智能由于可以根據地層變化實時調節每一層的配注量，配注精確度高。

5 結束語

智能測調分注系統實現了井下工具一體化，單只儀器即可實現可以永久檢測井下溫度、流量、注水壓力和地層壓力等參數，并實時傳輸到地面上，使測試工作實現了采集數據與資料分析同步進行，是決策更加及時，提高了測試應用效率。在長期檢測中，具有累計注水流量功能，最分析各個地層的吸水性具有現實的指導意義。全自動智能測調控制，實現了精細分注，井下智能測調分注系統采用自動控制算法，可實現無人操作實施。自動調整井下智能配水器水嘴開關的工作狀態，有效的減少了工作量，提高了注水合格率和精度。同時，智能測調分注系統采用壓力平衡技術，避免開關閥門收到井下高壓的影響，可以實現遠程實時調控配水器的水嘴開關工作狀態，無需去現場操控，實現了自動驗封功能，只需一次管注施工，無需后期人工干預和測量，節約大量人力和物力，因此，智能測調分注技術將為分層注水測試調配技術未來發展趨勢，具有很長遠的發展前景。

參考文獻

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