井下智能注采工藝技術在河南油田的應用

李 洲，馬宏偉，張 朋，張景輝，程連文，楊 寬

(1.中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院 ，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司采油二廠)

井下智能注采工藝技術在河南油田的應用

李 洲1，馬宏偉1，張 朋1，張景輝1，程連文1，楊 寬2

(1.中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院 ，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司采油二廠)

河南油田經過40余年的開發，已經進入特高含水開發后期，儲層非均質嚴重，油層水淹狀況復雜，剩余油潛力的認識與挖潛難度大。針對以上問題，研發了以壓控循環注水開關器、磁控循環注水開關器及智能找堵水開關器為核心工具的自動循環分層周期注水、智能分層找堵水工藝技術。該技術在河南油田推廣應用61井次，累計增注5.9×104m3，控制無效注水6.6×104m3，增油6 310 t，降水17.7×104m3，創效益1231萬元，有效地解決了現有技術中存在的細分層周期注水投撈調配工作量大、找堵水工藝工序復雜和地層認識準確率低的問題，取得了良好的經濟效益。

河南油田；采油技術；分層注水

河南油田是典型的細分注水開發油田，東部注水主力區塊有雙河、下二門、魏崗、古城、王集等八個油田，探明地質儲量19 839.3×104t，動用儲量17 942.3×104t，占總動用儲量的70.3%[1]。經過40余年的開發，油田進入特高含水開發后期，儲層非均質性嚴重，層間層內滲透率差異大，層間層內矛盾突出，許多主力區塊含水高達95%以上，采收率在40%以上，傳統的“強注強采”開發工藝面臨經濟開采極限的挑戰。目前需要考慮在經濟開采前提下，動用層內零散的中低滲透層帶。

自動循環分層周期注水工藝技術是國內高含水開發油田探索低成本的一種增產手段[2]。自動循環分層注水工藝可以實現分層周期注水，解決層間干擾對籠統周期注水的影響，將周期注水提高采收率原理應用于厚油層層內，擴大層內零散分布的低滲透層帶剩余油動用程度。這項工藝改變了現有的分層注水投撈測試工藝，不用起下儀器投撈調配，依靠循環開關器自動的循環分層注水、地面調配水量，可以避免投撈測試遇阻遇卡帶來的返工作業、水嘴堵塞無法正常分注、井下分層水量不清等問題，提高分層注水效果。

1 自動循環分層周期注水工藝技術

這套工藝包括兩項技術：自動循環液壓控制分層周期注水技術和自動循環磁控分層周期注水技術。

該技術現場試驗16井次，工藝成功率100%。工作時間最長達到25個月，液壓調層累計39層，成功37層。累計增注5.9×104m3，累計控制無效注水6.6×104m3，避免投撈測試320井次，對應油井增油1 160 t。現場試驗表明，該項工藝達到了耐溫120 ℃，耐壓30 MPa，有效期18個月的技術指標。

1.1 自動循環液壓控制分層周期注水工藝管柱

自動循環液壓控制分層周期注水工藝管柱示意圖見圖1，主要由循環注水開關器、注水封隔器、水力錨、控制洗井閥、球座、篩管、絲堵等組成。

圖1 自動循環液壓控制分層周期注水工藝管柱示意圖

工藝原理：循環注水封隔器下井到預定位置，地面打液壓坐封封隔器，實現層間封隔；根據時鐘進程，到達壓控開關器開啟時間，開關閥打開；到達壓控開關器關閉時間，開關閥關閉；壓控開關器按照一定周期依次自動循環開啟和關閉，進行單層循環注水。

1.2 自動循環磁控分層周期注水工藝管柱

自動循環磁控分層周期注水工藝管柱示意圖見圖2，主要由磁控循環開關器、注水封隔器、水力錨、控制洗井閥、球座、篩管、絲堵等組成。

圖2 自動循環磁控分層周期注水工藝管柱示意圖

工藝原理：通過井下帶磁控功能的循環注水開關解決注水井多層同時自動循環的注水問題。管柱下井后，地面打液壓坐封封隔器，實現層間封隔，磁控循環注水開關器設計霍爾傳感器及信號處理控制系統，通過地面鋼絲下入永磁控制器，在磁控循環注水開關器附近，按照特定時間永磁控制器通過循環注水開關器次數的多少，組成多組磁信號編碼，對應相應的控制功能，井下磁控循環注水開關器接收到磁信號編碼，和下井時的設置比對，從而控制電機相應的轉動，控制開關閥的開啟、關閉以及開度大小，實現磁控分層注水。

2 智能分層找堵水工藝技術

該工藝包括了兩項工藝技術管柱：智能分層丟手堵水工藝管柱、智能分層泵封一體化工藝管柱。

該項技術現場應用62井次，工藝成功率100%。其中水平井10井次，成功實現了自動程序換層找水122次，并成功實施壓控換層堵水80次。開關器動作均按照設計方案執行，封隔器分層密封良好、解封穩定可靠，工藝管柱最長有效期已達24個月，累計增油8 000 t，降水5.6×104m3，減少占產時間404天。重新找到日產油能力大于1 t潛力層58層，優化了措施井開采方案。

2.1 智能分層丟手找堵水工藝管柱

針對井況液面低、液量少、泵深在水平段附近、層段數小于5的分段射孔井，研究出智能分層丟手找堵水工藝管柱[3]。管柱示意圖見圖3，主要由抽油泵、智能開關器、封隔器、丟手接頭等組成。

圖3 智能分層丟手找堵水工藝管柱

工藝原理：分層管柱下至設計位置后，從油管施加液壓15 MPa坐封Y441封隔器和K341封隔器，繼續升高壓力至20 MPa丟手脫開， 到達設定時間后，第1段智能開關自動打開，其余段的智能開關還處于關閉狀態，通過產液分析，即可判斷該段是否為高含水段。生產用時到達設定時間，第1段智能開關自動關閉，然后第2段智能開關自動打開，完成對第2段的找水工作后又自動關閉。以此類推，按順序分別完成其余段的找水。通過各段的產液分析，確定需要生產其中的一段或多個段后，通過人工控制的方法打開對應段智能開關。地面泵車通過環空輸送液壓編碼，智能開關的壓力傳感器接收到打開信號后，打開通道，對應智能開關打開。這樣就實現對指定一段或幾段的開采。需要換層開采時，同樣采取人工控制方法，控制不同智能開關的開啟和關閉，實現換層。

2.2 智能分層泵封一體化找堵水工藝管柱

針對液面高、液量足、層段數小于3的分段射孔井，研制出智能分層泵封一體化找堵水工藝整體管柱，采用雙向連通閥從套壓坐封封隔器，采用存儲式測壓開關器進行找水、堵水。管柱示意圖見圖4，主要由抽油泵、雙向連通閥、智能開關器、封隔器等組成。

工藝原理：分層管柱下至設計位置后，從油管施加液壓坐封封隔器，到達設定時間后，第1段智能開關自動打開，其余段的智能開關還處于關閉狀態。

圖4 智能分層泵封一體化找堵水工藝管柱示意圖

通過產液分析，即可判斷該段是否為高含水段。生產用時到達設定時間，第1段智能開關自動關閉，然后第2段智能開關自動打開，完成對第2段的找水工作后又自動關閉。以此類推，按順序分別完成其余段的找水。通過各段的產液分析，確定需要生產其中的一段或多個段后，通過人工控制的方法打開對應段智能開關。地面泵車通過環空輸送液壓編碼，智能開關的壓力傳感器接收到打開信號后，打開通道，對應智能開關打開[4]。這樣就實現對指定一段或幾段的開采。需要換層開采時，同樣采取人工控制方法，控制不同智能開關的開啟和關閉，實現換層。

3 結論

(1)循環分層周期注水技術滿足了注水井智能分層周期注水的需要。該技術能夠按照自動程序控制開關器的開啟和關閉，并且可以通過地面開關閥門發送壓力信號，隨時改變開關器的工作狀態，還可以通過下入磁信號控制器，調節開關器水嘴大小，不再需要下入傳統的投撈調配測試儀器進行投撈調配，實現了注水井智能化分層周期注水，降低一線員工的勞動強度。達到了耐溫120 ℃，耐壓30 MPa，有效期18個月的技術指標。

(2)井下智能分層找堵水工藝技術滿足了油田開發后期一趟管柱找水、堵水的需要。該技術能夠在井下對各個層段自動循環開采，通過計量化驗，確定各層段的油水產狀[5]。在認清各儲層狀況后，按照一定的壓力編碼順序，通過地面打壓，可以控制找堵水開關器的開啟和關閉，實現一趟管柱找水、堵水。達到了耐溫120 ℃，耐壓25 MPa，解封負荷50～80 kN，平均有效期18個月的技術指標。

(3)該技術研究成果在河南油田推廣應用61井次，累計增注5.9×104m3，控制無效注水6.6×104m3，增油6 310 t，降水17.7×104m3，減少作業費用499萬元，創產值4428萬元，創效益1231萬元，取得了良好的經濟效益和社會效益。

[1] 張琪.采油工程原理及設計[M].山東東營：石油大學出版社，2000：105-120.

[2] 伍超東，李勝，汪團元，等.井下智能找堵水分層采油技術[J].石油天然氣報，2008，30(3):376-378.

[3] 王小勇，黎明志，王磊，等.水平井智能分段開采工藝管柱的研制與應用[J].石油機械，2013,41(6)：97-114.

[4] 李洪，牛麗，謝小蓉，等.一種新型的水平井智能找堵水技術[J].內江科技，2012，12(5)：96-97.

[5] 李德儒，楊歲霞，宋俊嶺，等.機械式找堵水技術在古城油田的應用[J].河南石油，2006，3(5)：87-88.

編輯：張 凡

1673-8217(2017)01-0121-03

2016-05-31

李洲，工程師，碩士研究生，1978年生，2009年畢業于河南科技大學機械設計及自動化專業，現從事井下工具研究與應用工作。

TE357.6

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