喬志學(xué) 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(jīng)濟有效的方法之一[1-2]。為有效解決層間、層內(nèi)差異，油田以分層注水技術(shù)實現(xiàn)均衡注采開發(fā)[3-4]，大港南部油田主要分注工藝為橋式同心分注。據(jù)統(tǒng)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(diào)配，嚴重影響到油藏分層注水開發(fā)；同時，隨著油田精細開發(fā)不斷深入，常規(guī)分注工藝面臨諸多挑戰(zhàn)。分注井測調(diào)頻次加密造成測調(diào)力量嚴重不足，測調(diào)周期長導(dǎo)致分注合格率下降快，常規(guī)間隔測調(diào)數(shù)據(jù)有限難以滿足實際生產(chǎn)需求是困擾大港南部油田的難題。

目前國內(nèi)采用的“橋式偏心+鋼管電纜直讀測調(diào)”和“同心非接觸式”為主體的智能化分層注水技術(shù)[5-7]，在油田注水中已得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，大幅提高了注水井測調(diào)效率，縮短了測調(diào)時間[8-9]。但是，目前的智能分層注水工藝技術(shù)水平仍然面臨較多的問題：測調(diào)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(chǎn)要求，有必要發(fā)展無纜智能化分層注水技術(shù)，擴大注入水的波及體積，提高注水驅(qū)油效率，實現(xiàn)對注水層的精細控水。

1 技術(shù)原理

1.1 無纜智能分注技術(shù)

無纜智能分注技術(shù)主要由3 部分組成：以INTERNET 遠程通訊與數(shù)據(jù)采集處理軟件系統(tǒng)為主體的遠程控制操作、數(shù)據(jù)處理應(yīng)用平臺；以單井控制、數(shù)據(jù)采集、波碼調(diào)質(zhì)解調(diào)為主體的地面測控、數(shù)據(jù)采集、信息轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)；以分層數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、指令接收處理、自動控制和水嘴水量測控系統(tǒng)為主體的井下智能配水系統(tǒng)。地面遠程控制與采集系統(tǒng)原理見圖1。

1.2 控制單元主要功能

1）遠程控制系統(tǒng)。遠程控制系統(tǒng)包括：基地與井口地面通訊連接；遠程控制指令發(fā)布與傳送；遠程數(shù)據(jù)的接收、解碼與處理；實時數(shù)據(jù)分析與解析處理、數(shù)據(jù)存儲和顯示；注水井工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。

2）地面控制系統(tǒng)。地面控制系統(tǒng)包括：井口流量、壓力采集傳送；井口控制指令接收與執(zhí)行；注水閥、排空閥開度控制；分層流量數(shù)據(jù)接收與解碼；配水器控制指令轉(zhuǎn)碼發(fā)送。

2 技術(shù)優(yōu)勢

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

2）智能化系統(tǒng)，解決井筒限制。遠程控制系統(tǒng)采用人工智能差壓式流量與模擬化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)地面恒流、地面恒壓及井下恒流，穩(wěn)定可靠，環(huán)境影響??；數(shù)據(jù)遠程標定，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)誤差低。

3）設(shè)備耗能低，保障注水時率。系統(tǒng)采用微電路，電動機及遠傳數(shù)據(jù)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(tǒng)各部分耗能情況見表1。

圖2 井下裝置

表1 系統(tǒng)各部分耗能情況

4）水嘴多分度，配水簡單。多種結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)，配注更簡單。

圖3 水嘴結(jié)構(gòu)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場試驗

大港南部油田優(yōu)選G-36 井實施無纜智能分注技術(shù)，并完成遠程調(diào)配水量。測調(diào)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(wěn)。

遠程調(diào)配后，測試吸水剖面核實地下水量。測調(diào)時，遠程調(diào)配系統(tǒng)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(jīng)過現(xiàn)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(jié)果驗證了無纜智能分注遠程調(diào)配的有效性。

3.2 應(yīng)用效果

實現(xiàn)從機械式分注到智能調(diào)控與實時監(jiān)測分注突破，生產(chǎn)動態(tài)數(shù)字化管理，推動地質(zhì)工程一體化。通過技術(shù)信息化、智能化手段，解決測調(diào)力量不足問題，提高測調(diào)效率及提高注水生產(chǎn)效率，減少測調(diào)設(shè)備投入；實現(xiàn)注水井分層注水量精細調(diào)配及封隔器密封狀況監(jiān)測；實現(xiàn)注入?yún)?shù)實時、連續(xù)監(jiān)測，可為油藏動態(tài)調(diào)整提供更詳實、準確的數(shù)據(jù)。同時為了完善工藝配套、改進配水器及配套設(shè)備，做了以下工作：

1） 改進無纜智能配水器結(jié)構(gòu)，耐壓等級由50 MPa 提高至70 MPa，提高工藝適應(yīng)性。

2）改進水嘴控制機構(gòu)，水嘴配水開度由16 檔增加至48 檔，提高配水精度。結(jié)合現(xiàn)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(shù)可靠性。

3）優(yōu)化完善測調(diào)控制技術(shù)，井口雙閥控制優(yōu)化為單閥控制，滿足安全環(huán)保要求。

4） 完善井口配套，將流量計優(yōu)化為監(jiān)測裝置，井口直觀監(jiān)測分層流量、壓力等數(shù)據(jù)。

4 效益分析

4.1 經(jīng)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(wěn)，無需下入測試儀器即可進行遠程調(diào)控。截至目前，節(jié)約測調(diào)費用10.8 萬元，日增油3.91 t，累計增油665 t，累計創(chuàng)效650 余萬元，現(xiàn)場試驗效果統(tǒng)計見表2。

表2 現(xiàn)場試驗效果統(tǒng)計

4.2 社會效益

無纜智能分注技術(shù)工藝自動化程度高，調(diào)水方便，不再需要測調(diào)車進行水量測調(diào)，降低了管理難度及生產(chǎn)護理成本及員工的工作強度，產(chǎn)生了一定的社會效益。同時由于不需要測調(diào)儀器進行井下測調(diào)，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(jié)束語

無纜智能分注技術(shù)通過地面發(fā)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(diào)整水嘴大小，使注水量與預(yù)設(shè)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(jiān)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(diào)控。該技術(shù)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(zhì)增效、數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了堅實的基礎(chǔ)。