油井多級存儲式分層配產工具應用

吳 海，王龍軍，張偉東，張 寧

（延長油田股份有限公司 靖邊采油廠，陜西 榆林 718500）

石油天然氣的勘探開發需要建立在一定經濟利益之上的。而石油作為國家戰略資源和工業的血液必須保持一定供給。我國70%原油依賴進口，如何在低油價常態化和疫情低迷經濟前提下進行降本增效是各大油田研究的主觀方向。在采油工程領域，進行三次采油的配套工具研發能解決我國大多數油田高含水、低采收率的問題。本文基于注水開發中所涉及的層間矛盾判斷不利、地層壓力數據不清、分層配產井下作業成本高等現實問題提出油井多級存儲式分層配產工具的研發思路。提升行業引領力。

采油測井儀器在近80年的時間內，經歷了從機械測井、半自動測井到自動化測井的發展歷程?，F代采用測井儀器在解決油氣礦產勘探、開采、工程檢測等問題的能力越來越強。隨著傳感技術和電子技術的高速發展，人們在測井儀器開發中，突破了常規電纜測井的思維而采用存儲式儀器解決一些困難條件下的測井問題，目前國內外公司開發的生產測井儀器無一例外，既有常規電纜式又有存儲式的“雙制式”測井儀。根據室內驗證結論驗證了存儲式分層配產工作筒性能的可靠性，對比有纜式工作筒，存儲式工作筒具有體積小、功耗低、成本低和可靠性高的優點。

1 分層配產工程意義

隨著我國傳統老區油氣田勘探開發，大多采油廠已經進入三次采油階段，在大慶、勝利、克拉瑪依等大型油田都相繼出現了產量衰減，采收率降低的情況。在油價較低，開采成本持續攀高的當下，急需能兼顧地下流體壓力、溫度、含水、流量等信息的準確性采集并配合動態經濟的分層配產一體化工具。而存儲式分層配產工作筒的研制與開發就是最佳解決方案。收集當前石油天然氣領域，多參數產液剖面測試儀、井下智能采油開關、存儲式找水儀等采油井測試方面的多種常用儀器，在原理清晰前提下進行存儲式分層配產工作筒的主要技術優勢對比，如表1所示。

表1 技術特點對比Tab.1 Comparison of technical features

傳統工具在套管變形、不明井況以及斜井工況下不能工作，甚至出現儀器卡井、落物等復雜故障。所以運用一體化多級存儲式分層配產工作筒能在一次性井下作業前提下和油管、封隔器等工具連接式下入，在自動化數據幫助下實現井下油嘴的動態開關調整，實現測試本層恢復壓，提高單井采收率。

2 儀器研發

存儲式分層配產工具主要外觀為圓柱形標準扣工作筒，其尺寸能根據井況定制。但是需要和封隔器配合使用。儀器與油管連接，可以進行一定程度的彎曲，并在各個產液層安裝儀器，各層間用封隔器分開，實現單層產液測試。預先設置好采樣間隔與油嘴開關時間表，在儀器油嘴打開時，測量單產液層的流量、含水、管內、管外壓力、溫度等參數，完成產液測試后儀器油嘴關閉，測試單層恢復壓。儀器使用電池供電，數據通過硬件存儲，可選電纜指揮。但通常是將測試的數據存儲在儀器內部，待測試完成后取出儀器，在電腦上進行回放分析。

3 應用

在實際應用上，油井多級存儲式分層配產工具在不同區塊使用效果和情況不同，現在某油田多個采油廠進行大規模部署，已運用153井次。其中開啟方式有壓電控制開關分層配產方式、預置電纜多級流量控制方式、過環空測調控一體化分層配產形式。實現了單井平均日降液25.86 m，平均單井增油0.44 t，含水率下降明顯。具體運用優勢如下：

（1）綜合提高堵水成功率，實現了具體層位的便攜式調整，在常規堵水工藝幫助下提升生產判別能力，解決歷史遺留問題如表2所示?，F對研究區杏X井堵水多次調整情況進行比對。

表2 杏X井分層調控穩定數據監測表Tab.2 Monitoring table of layered regulation and stability data of Well Xing X

通過表2可以看出，堵水2、4層后液量及含水明顯下降。并且測定得出不同1～4層的出力狀況，幫助調剖調水。通過數據可以得出4小層出液量最大，產液量高達30.9 t/d，但含水液高達98.26%。在封堵其他層位后測定4小層生產壓力達3.56 MPa，生產憋壓情況適中。而單獨關閉4小層，開啟1～3小層后，4小層壓力可達12.32 MPa，與單獨開啟狀態時相差8.76 MPa，與全部層位打開時的4.91 MPa相差7.41 MPa。由此可見，井下多級存儲式分層配產工具密封性能良好，配產工作合理，能充分適應不同井況下的綜合要求。

（2）綜合控制各層流壓，達到中長期生產動態調整，充分發揮地層剩余壓力，便于油水井動態變化調整，如表3所示。

表3 杏9井區分層調控穩定數據監測表Tab.3 Monitoring table of layered regulation and stability data in Well Xing 9 block

對杏9井區獨立斷層分割的低產井進行統一工具措施作業，并進行分層配產。通過已知數據可得：第2、第4小層含水率最高分別達到95.6%和98.1%，而開啟3小層后全井產油高達1.41 t/d，含水率僅為81.9%，判定4小層排采條件最佳。在進行各層位壓力比對后，可見4小層單獨開啟時壓力高達4.88 MPa而單獨憋壓時進行3小層配產時4小層可憋壓至11.35 MPa，更能反映4小層地層剩余壓力大，增產潛力高。后續可以進行不同層位的間歇性配產以至于降低含水百分率，最大化進行開采。而通過油水界面的預測，可以將不同層位的年度壓力數據和含水百分比進行類比分析，將油水井的作用率和連通程度進行數據規則化運用，實現分層配產工具的輔助性測控數據收集。當前研究區已經進行了自動化部署，充分收集數據傳輸至大數據平臺，實現數據及采及用。

（3）規避判斷高含水層，合理配產，緩解平面矛盾。原始的調剖調參手段過于單一，大多運用較為原始的油水界面估算法和年度壓力測試進行單一摸索，準確度低，井下作業下封隔器成本高。所以運用分層配產工具結合傳統的阻抗式含水率儀在電控方式下完成油管內單卡集流含水數據測試，能提高施工時效，降低數據誤差。將含水情況進行3%誤差下的校準，達到動態調控的目的。例如在研究區杏9-3-131井組中多維導向下的數據不能直接證明幾口井層位的連通情況，更不能判定滲透流道規模。而通過多級存儲式分層配產工具可以清晰的得出杏9-丁4-126井與采取細分措施水井杏 9-3-131井層位對應情況如圖1所示。單口油井的鄰邊三口水井連通數據能充分得出小層1、3為主要注水通道，流到驅替方向明顯。而小層2、4因為流道流速和方向的不同，判定為主要產液層。通過數據報表的判定，結合前文實驗數據進一步斷定下步綜合調控措施如下：①核算第3小層含水最低（81.9%），全開壓力4.81 MPa。生產時采取充分開啟的舉措，對應進行提水作業；②核算第4小層綜合產液量（12.4 t/d）和含水量最高（98.1%），所以該小層需要進行動態調整，對應的注水層段展示不變，但需要長效數據監控；③剩余的小層1、2在產量合規前提下進行臨時性封堵，確保地層壓力彈性保存，為后續的能量接替做好準備。

圖1 配產油井與細分水井層位對應圖Fig.1 Layer correspondence between production allocation wells and subdivision wells

通過現場不同工況下的測試運用，綜合判定存儲式分層配產工作筒是集井下采油開關與存儲式找水儀于一體，能實現油嘴開度調節、防砂處理、準確的測量流量以及含水，并能測試內外壓力實現驗封功能、并能測量溫度信息。油嘴開關既能通過時序進行控制也可以通過打壓脈沖進行控制，實現用戶不同的需求。在測試過程中將所有數據存儲在儀器內部，待測試完成后取出儀器，將測量數據在電腦上進行回放進行結果分析，對井況以及相應的信息能夠及時準確掌握。

4 結語

（1）在實際應用上，油井多級存儲式分層配產工具能大大縮短井下作業進行層位調整的誤工時間。綜合提高堵水成功率，實現了具體層位的便攜式調整，在常規堵水工藝幫助下提升生產判別能力，解決歷史遺留問題；綜合控制各層流壓，達到中長期生產動態調整，充分發揮地層剩余壓力，便于油水井動態變化調整；規避判斷高含水層，合理配產，緩解了平面矛盾；

（2）在復雜井況下長時間使用可能存在以下不足：若砂卡可能會影響活塞運動和流量的測量帶來不確定因素；為了提高注水開發效益，實現精細注水，擬對注水區域開展分層產液試驗，通過存儲式分層配產工作筒，連接油管與封隔器實現油井分層產液的流量、含水、溫度、管內外壓力的有效測試。通過時序定時或壓力脈沖控制油嘴開關操作來實現分層采油。當油嘴關閉后可測量地層恢復壓力。存儲式分層配產工作筒采用機電一體化結構，集成產液測試與油嘴開關為一體，實現分層產液的精確測量同時可實現分層配產，可以有效提高產液效率，降低成本。