智能分層注水技術研究與應用

摘要：遼河油田2018年開始無纜波碼智能分注技術引進和自主化研究工作，截止2020年底已累計實施25井次，實踐證明，無纜波碼智能分注技術能解決邊遠地區水井測試不及時測試費用高及部分稠油高凝油轉注井、污水回注井測調儀無法下入測試不成功難題，具備推廣價值。

關鍵詞：注水;智能可調配水器;遠程控制

遼河油田現有注水井2371口，開井1535口，年注水量2972×104m3，分層注水井1325口，分注率55.9%，分層配注合格率83.8%。分層注水工藝主要以橋式偏心、橋式同心分注為主，并配套研發了套變井分注、長膠筒小隔層分注、4寸和5寸小井眼分注等技術，基本解決遼河油田分層注水難題。但仍存部分問題亟待解決，具體表現為，一是遼興奈曼、科爾伈等油田處于邊遠礦區，路途遠測試費用高，且經常出現測試不及時問題;二是井口注水壓力大于16MPa水井測試時儀器下入困難，經常測試不成功;三是部分稠油高凝油轉注井、污水回注井井底返吐死油嚴重，經常出現測試遇阻問題，且多次洗井效果不佳，儀器依然無法下入造成測試不成功。經調研智能分注技術能解決上述問題。

1技術構成及原理

無纜智能分注技術主要由遠程測調監控系統、井口地面控制器、井下智能配水器三部分組成。其原理是遠程測調監控系統通過流量卡控制井口地面控制器開關產生壓力波動，壓力波將井口地面控制器和井下智能配水器進行聯動，對需要調整水量層段上的智能配水器發出與其動作相應的壓力編碼信號，使之產生過水面積上的變化，從而調整配注量滿足地質調配需求 ，并返回相應流量、壓力和溫度等數據，達到智能分注的目的。

2主要工具性能參數

（1）遠程控制系統

主要是安裝在電腦或手機端的控制軟件：其功能是實時數據傳送、現場操控、遠程操控?？刂栖浖ㄟ^地面控制器可與井下智能配水器進行實時雙向通訊。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。

（2）地面控制器

地面控制器可以安裝在井口或井口注水間內，智能配水器下井之前，地面控制器內的控制軟件給每個配水器設置不同地址，地面控制器根據儀器地址可區分來自井下不同層位的測量數據并進行自動控制，可靠通信距離大于5千米。

（3）智能可調配水器

井下智能配水器內設計有流量計、高溫電池組和水嘴調節機構，正常注水時井下配水器將測井數據存儲在內部芯片中，當流量出現誤差時，通過控制芯片的流量自動測調算法實現當前層的流量測調，其它層工作方式相似，從而實現分注井自動測試調配?？傮w結構采用偏心結構設計，外徑φ114mm;內通徑φ46mm;長度1.34m;最大工作壓力45MPa;壓力測量范圍0～60MPa;可帶壓作業。

（4）長效密封注水封隔器

為達到智能注水管柱壽命3年以上要求，研制長效密封注水封隔器，該主要由坐封機構、密封機構、鎖緊機構、解封機構、強制關閉洗井機構等組成。與常規注水封隔器相比，該封隔器洗井閥采用強閉機構，即外壓對洗井閥無影響，油管內靜液柱壓力始終作用在洗井閥上，降低注水波動對洗井閥關閉不嚴影響，同時洗井閥采用T型圈和L圈雙重密封方式，提高多次洗井后洗井閥密封可靠性，從而提高封隔器使用壽命。

3現場評價

截止2020年12月該技術已在遼河現場應用25井次，施工成功率100%，遠程測試和密封成功率100%，采用氧活化抽檢驗封封隔器密封合格率97.3%，采用流量計對井下各層配水量進行校正，遠程水量誤差小于10%，達到地質配注要求。

以龍18-119為例，該井為51/2寸套管，要求采用四級四層智能分注，設計地質注水總量60m3，分別為0方、10方、20方、30方，遠程測調后用流量計進行二次驗證，實測注水量為62.13m3，分別為1.54方、8.44方、18.97方、33.18方，平均各層配注偏差10.45%，最

大誤差15.6%，取得比較好的效果。

表1龍18-119井地質配注量、遠程測調水量和實際流量計校正水量對比表

4結論與認識

（1）現場試驗效果證明，該技術在辦公室或手機端即可通過無線網絡（4G）遠程對井口注水壓力、總注水量、井下各層配注量、配水器水嘴前后壓力等參數進行監測，節約測試和驗封費用;

（2）技術應用于邊遠礦區水井、井口注水壓力大于16MPa水井、部分稠油高凝油轉注井、污水回注井等，解決了上述井測試費用高、測試不及時、甚至無法測試問題;

（3）該技術每次驗封、測調和井下采集壓力等數據均需要遠程操控地面控制器從井口向井下發碼完成，需要有一個較長的測調周期，并且在發碼過程中，全井注入量頻繁變化，造成水井注入量數據“異?！?，因此，遠程測調、驗封前建議與注水站提前溝通協調;

（4）在稠油、高凝油轉注井特別是井底含死油細砂等井中，水嘴存在偶爾堵塞情況，如流量突然減少壓力上升等，可能需要頻繁測調以確保各層配注量，此種情況會加速了井下智能配水器電能的消耗，最終影響分注管柱壽命，建議針對此類井開展有纜智能分注技術研究;

（5）該技術與常規注水井相比，需要對井口流程進行改造，涉及切割焊接等工序、井場取電、地面挖溝填埋電纜等工序，需要多部門協作，建議事先確立好改造方案和劃分責任歸屬，有助于加快完井進度;

（6）部份井氧活化某層配注與地質配注不符，技術實施效果難以評價，下步需要對此問題進行分析評價。

作者簡介：

寇微，男，2006年畢業于大慶石油學院機械工程與科學學院金屬材料工程專業，高級工程師，主要從事油田分層注水和化學驅注聚技術研究與推廣工作