智能测调分注系统的技术要点及应用前景

曹婕

摘 要：目前石油注水井分注工艺采用钢丝和电缆测调，无法避免投捞偏心配水器的作业风险，只能监测瞬时注入量，无法实现实时监测与控制。不能反映各水层吸水量的信息变化。因此为了提高低渗油精细分注水平，进行智能测控注水技术的研究，实现流量控制与检测是有必要的。智能测调分注系统用于油田水井分层配注，具有自动测调各层流量功能，能够实现长期精确的分层注水，不需要人为干预。

关键词：智能测调分注系统；技术要点；应用前景

1 油田注水工艺的发展

1.1 油田注水现阶段遇到的问题

注水作为油田稳产增产的重要措施之一，在油田开发中的地位越来越重要，随着油田开发进一步深入，层间层内矛盾日益突出，对于一个含油层系多、层内、层间平面非均质性严重的油田，由于各分层的地质特性存在較大的差异，造成各层间的吸水指数不同，通常水不是按比例进入油层，因此如何准确了解各小层的吸水情况及准确的实现各小层的精细注水，成为油田开发的重点。

为了实现各小层的精细注水则必须采取分层注水技术，当采用常规的注水方法，对各分层依次调配注水量时，由于层间干扰问题，需要较长时间的反复调配才能达到预期目标，调配效率比较低，如果层间干扰严重，可能无法完成配注任务，因此选用合适的注水方法实施分层配注是分层注水面临的一大难题。

1.2 当前各种配注方法对比

（1）传统的投捞式配水方法。主要是通过钢丝等工具对井下水嘴进行投捞，它的缺点如下：a.调配效率低、配水精度低，不能实现井下精细的分层注水；b.投捞工作量大，随着油田开发难度的加大以及钻采工艺的进步，深井、超深井、斜井、大斜度井和水平井所占的比例越来越大，施工时投捞成功率也较低，而且易造成投捞过程中的掉卡事故。

（2）边测边调配水方法。将电缆下入井内调配测试仪，当坐层成功后，通过调节水嘴开度的大小，实现较好的井下分层注水效果，也实现了实时监测的功能，但其本身也有缺点：a.由于每次测调只进行几个小时后即取出流量测调仪，注水工作筒水嘴处于固定状态，若地层压力或注水压力出现波动时，工作筒无法实现自动调整，造成注水不准确；b.只能实现短时间的流量实时监测，无法实现长期监测；c.当需要调节分层流量时，必须先完成坐层才能进行调节，工序复杂，工作量比较大；d.对水嘴投捞或调节时，也会面临大斜度井和水平井不易对接等问题。

（3）地面打压测调配水方法。这种测调配水方法是某石油分公司最新研究的一种配水方法，该方法每层对应一个智能配水器，其上下用封隔器封隔，配水器内部没有流量计，分层注入量通过地面打水压控制，由地面发"配注"指令，井下各层自动恢复保存的状态，自动调整到前面配注的流量值。但缺点有：a.通过观察地面的注水量变化进行流量控制，分注精度比较低；b.通过打水压方式控制配水器状态，调配时间太长，成功率低；c.只能实现地面向井下单向传输，无法实时监测注水情况和井下状况；d.无法避免层间干扰的问题，由于没有井下流量计，无法获知井下分层状态。

2 智能测调分注系统介绍

智能测调分注系统技术原理：（1）在每个注水层位上均装有一个井下配水器，层间用封隔器隔开。（2）实时监测每层注水量的大小，由微处理器自动调节阀门开度，将注水量控制在需要的水平上。（3）能长期监测井下流量、温度、注水压力和地层压力，有验封功能。（4）配水器能够与地面进行通讯，地面控制器重新配置每层注水量的大小并存储相应的测井数据。

3 技术要点及难点

3.1 地面测控系统

地面测调器内部需采用合适的标记识别方式，在不同层位的测调配水器同时工作。地面测调器主要实现供电功能、编解码功能、控制功能、数据存储功能、无线远传功能。地面测调器的操控软件要实现实时数据传送、现场操控、远程操控等功能。地面控制器控制软件实时对井下各个层位的压力、温度、流量数据进行直读和实时监测，监测结果可以用测井曲线的方式显示在屏幕上，也可以保存在数据库中。

3.2 密封部分

（1）供电和通信电缆：电源正接中间缆芯，负极接外层钢丝或钢管，信号以载波的方式与供电共用同一根缆芯。现场电缆密封和对接时只需要操作单根缆芯，方便可靠。（2）电缆密封接头：电缆进、出测调配水器和封隔器的密封接头。高压密封的长期可靠性，必须采用多级密封。

3.3 井下测调配水器本体——流量计

（1）配水器本体：在保证外径和过流通径尺寸的情况下，流量计、可调水嘴等功能性组件的布局和设计、加工有一定难度。对各功能性组件进行模块化设计，便于加工、生产、调试和流量、压力的标定。（2）流量计：由于测调配水器需要在井下长期监测流量，所以流量计必须具有无运动部件、不腐蚀锈蚀、漂移小、精度和可靠性高等特点。

结合目前市场上各种井下流量计的优缺点以及井下测调配水器的特殊使用环境，可设计一种新型的井下压差式流量计。差压的大小和流量有确定的数值关系，而且有结构牢固，性能稳定可靠，使用寿命长的优点。

4 性能特点

智能测调配水器技术优势对比如下：（1）适用井况方面：非智能的测调系统（以下简称非智能）主要适用直井，而智能测调系统（以下简称智能）不仅适用直井，还适用斜井、水平井，而且适用不同水质的井；（2）在投捞作业水嘴对接方面：非智能每次更改地层配注量时都需要投捞、对接水嘴，工作量大，水平井和斜井的投捞对接难度增大，而智能无需投捞作业和水嘴对接；（3）在实时监测方面：非智能不能实时监测地层压力、温度配注量等数据的变化，或者要在人工操作地面控制系统的情况下才可以观察这些数据变化，而智能可在人工干预和无人操作两种情况下，实时监测地层压力、温度、流量等数据变化；（4）在长期累积变化监测方面：非智能无法长期累积变化监测；而智能则可以通过地面控制系统长时间实时监测配注情况，通过软件回放数据、绘制曲线，实现长期监测；（5）在实现自动方面：非智能的无法实现自动测调控制，而智能的系统可以通过自身的控制法，按照预设的流量、开度值自动测调配注量；（6）在精确度方面：非智能精确度较低，而智能由于可以根据地层变化实时调节每一层的配注量，配注精确度高。

5 结束语

智能测调分注系统实现了井下工具一体化，单只仪器即可实现可以永久检测井下温度、流量、注水压力和地层压力等参数，并实时传输到地面上，使测试工作实现了采集数据与资料分析同步进行，是决策更加及时，提高了测试应用效率。在长期检测中，具有累计注水流量功能，最分析各个地层的吸水性具有现实的指导意义。全自动智能测调控制，实现了精细分注，井下智能测调分注系统采用自动控制算法，可实现无人操作实施。自动调整井下智能配水器水嘴开关的工作状态，有效的减少了工作量，提高了注水合格率和精度。同时，智能测调分注系统采用压力平衡技术，避免开关阀门收到井下高压的影响，可以实现远程实时调控配水器的水嘴开关工作状态，无需去现场操控，实现了自动验封功能，只需一次管注施工，无需后期人工干预和测量，节约大量人力和物力，因此，智能测调分注技术将为分层注水测试调配技术未来发展趋势，具有很长远的发展前景。

参考文献

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