大平臺井互聯網智能分層注水技術探討

孫偉（吉林油田公司油氣工程研究院，吉林 松原 138000）

大平臺井互聯網智能分層注水技術探討

孫偉（吉林油田公司油氣工程研究院，吉林 松原 138000）

針對吉林油田新立III區塊集約式大平臺建井復雜井況應用的常規偏心分層注水工藝測調試成功率低、效率低、測試資料有效期短等問題，開展了大平臺井互聯網智能分層注水技術的研究。該工藝技術主要由一體化智能配水器、過電纜封隔器、地面控制箱、上位機管理系統、遠程控制系統等核心部分和鋼管電纜、電纜卡子等輔助部分組成。該注水工藝為油藏地質提供了長期、連續、實時井下動態參數的遠程監測、調控技術，同時解決了大平臺注水井斜度大而導致分層注水測調試成功率低，效率低等技術難題。

低滲透；大平臺；分層注水；互聯網；遠程監測；遠程調控

1 大平臺井互聯網智能分層注水技術研究

1.1 工藝組成

由一體化智能配水器、過電纜封隔器、地面控制箱、上位機管理系統、遠程控制系統等核心部分和鋼管電纜、電纜卡子等輔助部分組成。

1.2 工作原理

（1）驗封：將目的層一體化智能配水器水嘴關閉，其他層段正常注水，通過注水閥門“關、開、關”操作，根據壓力傳感器上傳的嘴前、嘴后壓力數據，分析該層密封性。

（2）流量測調：地面設定各層的注入量、統一調節時間，各層配水器根據地面設定的時間自動測調各層流量。

（3）數據傳輸：一體化智能配水器采集井下各層注水參數（包括溫度、流量、壓力），通過鋼管電纜與地面控制箱雙向通信、地面控制箱與遠程控制系統終端無線雙向通信，實現地面指令下達、井下數據接收、井下數據回傳等功能。

2 配套技術設計

2.1 一體化智能配水器設計

2.1.1結構

主要由上接頭、下接頭、壓力傳感器、流量傳感器、水嘴和控制電路等組成。

2.1.2關鍵技術

一體化智能配水器用于實現注水井注水參數的監測和流量的閉環控制，通過鋼管電纜與地面控制箱通信，接收地面控制指令及回傳數據。

流量傳感器：采用渦街流量計，其原理是在所測流體的通道內設計流體以產生卡曼旋渦，旋渦產生的頻率與流量在一定范圍內成線性關系，檢測卡曼渦街的頻率可得到流量數據，其特點是壓力損失小，穩定性高，量程范圍大，但需要一段的穩流場。

都說“計量乃文明之母”，這話一點不假！在人類發展史上，關于長度的計量由來已久。在古代，人類用肢體或簡單物體作為基準進行計量，但是經驗計量的弊端也顯而易見?！懊住钡恼Q生是長度計量史上的一個里程碑，那么“米”有著怎樣的前世今生呢？

壓力傳感器：采用濺射薄膜式壓力傳感器，具有體積小、耐壓值高、工作穩定、功耗小等優點，測量范圍為0-60MPa，精度為0.1級。由于井下空間有限，不便于安裝壓力測量補償電路板，為了提高壓力測量精度，在檢測電路中設計簡單的硬件補償模擬電路。

高精度陶瓷堵塞器：堵塞器是井下調節流量的關鍵部件，采用高純度陶瓷為原材料以及高精度模壓技術制造成定型，以提高堵塞器的強度和壽命。

2.2 過電纜封隔器設計

2.2.1結構

主要由上接頭、坐封機構、鎖緊機構、密封機構、平衡保護機構、逐級解封機構、電纜密封機構、電纜通道、下接頭等部分組成。

2.2.2關鍵技術

過電纜封隔器主要用于過電纜條件下封隔地層，不占用主通道實現鋼管電纜的預置，封隔器側腔留出預置電纜空間。施工時將電纜先預置在腔內再通過水下高壓單芯電纜接頭對接，過電纜封隔器與傳統的Y341可洗井逐級解封封隔器功能一樣，具體體現為坐封、解封及洗井功能。不同的是過電纜封隔器的內襯管設計為兩體結構，中間預留電纜通道實現鋼管電纜的預埋。

2.3 井下雙向數據通訊系統技術設計

井下雙向數據通訊系統實現地面指令下達、井下數據接收、數據管理等，并通過鋼管電纜為井下配水器提供動力電。系統工作時，進行自定義周期閉環測調及調配工藝數據回傳存儲，無需人工參與。當需要根據地質要求更改各層注入量時，可通過上位機管理系統進行重新設定。

2.4 遠程監測與控制技術設計

井下分層注水參數實時傳至生產管理系統，技術人員可根據權限隨時進行數據分析和配注方案調整。信息化管理系統可遠程連續錄取注水井日常數據進行分析、判斷、提示、報警，根據實時傳輸的井下參數自動或人工決策遠程控制命令，自動形成注水井測調數據成果表。

2.5 技術特點

（2）為油藏工程提供長期、連續、實時井下“無干擾”數據。

（3）通過地面統一時間標定，實現多層段同步、自動測調各層流量。

（4）采用單芯電纜實現供電和數據傳輸，無需井下電池。（5）測試、驗封、調配操作都無需動用測試車，可遠程控制。

3 大平臺井互聯網智能分注技術現場試驗

2014年7月在新木采油廠13-20.1三層段分層注水井開展了大平臺井互聯網智能分層注水技術現場試驗，驗證技術的可行性。

現場完成了封隔器驗封、水量調節試驗，并實現了注入嘴前、嘴后壓力及注入量實時監測。

井下工作2個月后，發現注水壓力由7.8MPa上升到9MPa，全井注入量由48m3/d下降為23m3/d。通過實時監測數據發現第二、三層段注入量正常（略偏大），第一層段無流量，其節流壓差為7MPa左右，初步判斷可能是注入水質差導致一體化智能配水器水嘴遇堵。地面下達指令調整堵塞器開度，將雜質排除，油管壓力迅速下降，油層壓力逐漸恢復，成功處理了水嘴堵塞問題，同時又進行了驗封測試，封隔器密封合格。

4 結語

（1）該工藝為油藏工程提供長期、連續、實時井下“無干擾”數據，技術人員可以隨時進行數據分析和配注方案調整。

（2）通過地面統一時間標定，實現多層段同步、自動測調各層水量，提高了水量測試精度，更好的落實地質配注方案。

（3）測試、驗封、調配操作都無需動用測試車，可遠程控制，大幅度縮減了測調試設備投資與人工成本。

（4）大平臺井互聯網智能分層注水工藝可以滿足集約化建井各類復雜井況多層分注需求，具備細分注水條件，解決了常規分注工藝在復雜井況下測調試技術難題，應用前景廣闊。

孫偉(1983-)，男，2006年畢業于中國地質大學（武漢）石油工程專業，現從事井下工具研究工作，工程師。