壓電控制開關找堵水工藝在低效產水井的應用

李海波（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

壓電控制開關找堵水工藝在低效產水井的應用

李海波（大慶油田有限責任公司第一采油廠）

油田開發進入高含水開采階段，高含水井的低效產水始終制約著油田開發效果，也是影響成本收益的一大問題。采用壓電控制開關找堵水工藝，目的在于利用這種機電一體化產品，對井下不同滲透率的組合層段進行分別開關控制，以實現在正常生產狀態下的分層試采（配產）、分層試堵。由于這種工藝是通過接收地面打壓指令進行開關動作，實現井下任意分卡層段的開啟或關閉，所以具有工藝簡單、費用低的一系列特點。另外在井正常生產狀態下也可獲得任意層段（或組合層段）的產量和含水數據，相當于直接進行了堵水工藝，所以見效快。通過現場試驗，驗證了壓電控制開關找堵水的實用性和可靠性，見到了較好的增油降水效果。

高含水井 堵水 控制開關 增油降水

目前，大慶油田薩中開發區綜合含水水平較高，已達到93%，其中第六油礦含水大于95%的高含水井共328口，占該礦油井井數的26.2%。這類井的低效甚至無效產水成為油田開發急需解決的首要問題之一。

從以往的措施工藝上看，常用的找水工藝為在自噴生產狀態下井溫法找水及阻抗式過環空綜合找水，由于自噴生產狀態與泵抽生產狀態差別較大，因此找水誤差值也較大。通過環空找水雖然能夠實現生產狀態下測試，但對于大泵生產井無法采用。

對比而言，壓電控制開關找堵水工藝，作為機電一體化產品，不受泵徑等工作參數限制，可通過地面打壓向井下發出指令實現其開關動作，實現井下各分卡層段的開啟、關閉。可解決大泵井、電泵井等目前無法在正常生產狀態下的找水和堵水問題，實現了在正常泵抽狀態下獲得任意層段（或組合層段）的產量和含水數據，一趟管柱完成找水和堵水兩項生產任務，工藝簡單、操作可靠。

由于該技術能找準各個小層的含水，封堵特高含水層，所以在目前測井找水工藝不能完全滿足治理高含水油井要求的情況下，利用壓電控制開關找堵水工藝在生產狀態下分層試采（配產）、分層試堵工藝是非常實用、可靠的新技術。通過在第六采油礦對6口井進行現場試驗，驗證了壓電控制開關找堵水的實用性和可靠性。

1 壓電控制開關找堵水技術原理

壓電控制開關找堵水技術通過壓電控制開關與封隔器的配套使用[1]，組成了所需要的分層采油的工藝管柱。下入的封隔器會將油層分隔成若干層段，每個層段內下入壓電控制開關，投送管柱丟手后下泵生產，見圖1。

通過地面打壓向井下壓電控制開關發出指令，壓電控制開關在井下實現任意層段的開或關。采取分層試采（配產）、分層試堵的工藝，通過井口計產和含水化驗，判定任意層段在正常泵抽狀態下的產量和含水數據，找出高含水層位，將其關閉，使該層不產液，實現找堵水的目的。

1.1 壓電控制開關結構原理

壓電控制開關主要由機械和電氣兩大部分組成，其中機械部分包括工作筒、上接頭、下接頭、開關器等機構；電氣部分包括壓力傳感器、數據存儲器、檢測電路、電池等組件，見圖2。

壓力傳感器工作時會隨時接收井下的壓力信號，將信號傳給集成電路板處理，當井口打壓產生的壓力組成了特定的壓力碼時，即壓力傳感器傳來的信號為有效命令時，集成電路板命令微電動機帶動開關器轉動，控制開關器打開或關閉。整個系統由電池筒供電，壓電控制開關工具在井下的工作壽命由電池能量決定，正常狀態時只有壓力傳感器工作，工作壽命一般為1～2年。

1.2 壓電控制開關指令設定方法

首先，壓電控制開關在集成線路板上會預先設定好開啟或關閉的壓力碼，之后再將工具下入井內。工作時壓力傳感器每1 min接收一次井下的壓力信號。

1.3 壓電控制開關指令工作狀態設定方法

壓電控制開關可通過指令控制過流通道直徑來實現分層配產的功能，工作時，如果開啟關閉命令的時間間隔為12 min、17 min、2 min、7 min，就可以分別對應地控制過流通道的直徑，分別為φ1.9 mm、φ3.8 mm、全開、關閉這4種工作狀態。

2 現場試驗

壓電控制開關找堵水工藝技術就是通過地面的打壓控制來開啟或關閉封隔的不同產液層位，實現分層找水、堵水。為了達到理想的試驗效果，我們嚴把選井及數據對比分析關，試驗井中5-新19井在現場應用中壓電控制開關在各層開關的準確率達到100%，為下一步在更多油井實施及推廣該項技術打下了堅實基礎。

2.1 試驗井的方案制定依據

2.1.1 從生產動態數據分析

根據堵水選井的要求，選井時應選擇高產液、低產油、高含水井。而中5-新19井自2001年以來含水上升速度較快，5年的時間，含水從90.4%上升到了98%，產液量長期較高，保持在155 t，產油量僅為3 t，各項生產數據表明該井符合壓電開關找堵水的選井要求。

2.1.2 從油層發育條件分析

中5-新19井共射開薩Ⅰ、薩Ⅱ、薩Ⅲ油層組16個小層，全井砂巖厚度35.3 m，有效厚度24.3 m。參考1999年產液剖面，反映出發育相對較好的有效滲透率大于0.5 μm2以上的SⅠ1-2、Ⅰ4+5、SⅡ3-Ⅱ3、SⅡ7-9小層，砂巖厚度19.6 m，有效厚度15.3 m，分別占全井的55.5%和63.0%。

2.1.3 從剖面及連通數據分析

產液剖面顯示該井主產液層為：第一主產液層SⅡ7-9，產液55.5 t，占全井的57.4%，含水75.9%；第二主產液層SⅢ8，產液22.4 t，占全井23.2%，含水74.1%。

產液剖面顯示該井高含水層為：第一高含水層SⅠ4+5，產液2.7 t，綜合含水為96.3%；第二高含水層SⅢ3，產液5.7 t，含水78.9%；第三高含水層SⅡ7-9小層，產液55.5 t，含水75.9%。

以上各項資料，為壓電控制開關找堵水試驗的單卡層段的設定，為該項控水措施的順利進行提供了充分有力的依據。綜合考慮小層產液及含水、滲透率等各項動、靜態參數，最后將中5-新19井劃分為五個層段：第一層段SⅠ1-Ⅰ2；第二層段SⅠ4+5；第三層段SⅡ1-2--Ⅱ3；第四層段SⅡ7-9；第五層段SⅡ10—SⅢ8。

2.2 現場試驗情況

根據動、靜態地質資料分析，將中5-新19井分為5個層段進行找、堵水試驗。按照偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ、偏Ⅴ、偏Ⅳ進行順序合層生產，具體施工工藝為：壓電控制開關下井前預先設定好開啟或關閉的指令，只有當井口打壓產生的壓電信號與預先設定的指令一致時，壓電控制開關才開始動作完成開啟或關閉。每個層段的壓電碼以時間間隔加以區分。

表1 中5-新19井找水結果

結合油田井下壓力水平，壓電控制開關控制壓力一般設定為大于5 MPa，井口從套管打壓6～7 MPa，穩壓3～5 min，泄壓，等待設置的時間（壓力碼），打開或關閉某一層位，間隔2～3 d操作一個層，打壓操作5次，最后關閉堵水層位，打開生產層位。

試驗對比情況及找、堵水結果見表1。

通過預先設定的每個層位的打開、關閉間隔時間，明確不同壓電控制開關壓力碼變化后的生產水平發現，其各狀態下的生產水平與前期測回的環空測試資料成果對比，生產數據結果是相符的，這樣我們打開1、3、5號層生產，關閉2號、4號層，開始進行堵水。措施前后對比，日少產液91 t，日增油2.6 t，含水下降了6.3個百分點，堵水效果較為明顯。

3 試驗效果

3.1 增油降水顯著

自2005年11月至2008年，在第六油礦共試驗了6口井，措施初期與措施前對比，平均日降液51.1 t，平均日增油1.2 t，綜合含水下降4.0%。目前與措施前對比，平均日降液56.2 t，日增油1.0 t，綜合含水下降4.2%，試驗效果較好。

3.2 化學堵水有效期延長

與以往的化學堵水相比，這項技術應用后有效期得到了延長。化學堵水有效周期平均為180 d，而壓電控制開關找堵水試驗每口井有效，平均達到202 d，最長的時間達347 d。

3.3 生產層位可適時調整

壓電控制開關找堵水后，可以根據生產動態隨時打開或關閉層段，比以往堵水工藝操作更為靈活簡便，保證了措施效果。例如：中6-斜117井，找水后共分成四個層段：SⅡ4-Ⅱ5+6（1號層）、SⅡ13+14（2號層）、SⅡ15+16（3號層）、SⅢ1-PⅡ2（4號層）。措施初期，關閉2號層、4號層，日降液33 t，日降油0.7 t，綜合含水上升0.2%，未見到堵水效果。經過重新分析后，決定再次關閉1號層，日產液下降到59 t，日產油上升到5.8 t，與措施前對比，日降液41 t，日增油4.1 t，綜合含水下降8.1%，達到了增油降水、治理層間矛盾的目的。

4 經濟效益評價

投入資金：常規措施中，一口井找、堵水作業施工費用按10×104元計算，6口井為60×104元。

產出效益：6口井有效期內累計增油1713 t，每噸原油扣除成本按1000元計算，共計171.3×104元。

投入與產出資金對比：盈余為161.3×104元。

從節能降耗方面看，平均每口井日降液56.2 t，減少了低效產水，降低了能耗。

5 結論

1）壓電控制開關找、堵水工藝管柱開關操作簡單可靠，堵水效果較好，達到了試驗目的。

2）壓電控制開關作為機電一體化產品，工作時不受泵徑等生產參數的限制，解決了以往常規堵水工藝的受限問題。

3）壓電碼的設定和現場實施科學合理，地面命令傳遞到井下執行，可以隨時調整生產層位，在油田開發上具有重要意義。

[1]彭占剛.壓電控制開關找堵水技術[J].油氣田地面工程,2011,30（2）:26-27.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.008

李海波，1996年畢業于哈爾濱工業大學，2011年畢業于中國地質大學（北京），碩士，油藏工程師，從事油田開發動態調整工作，E-mail：lihaibo741116@163.com，地址：黑龍江省大慶油田第一采油廠第六油礦地質工藝隊，163001。

2011-11-04)