有纜式第四代智能分層注水技術優化及現場應用

摘 要：青海油田注水開發油藏類型多，非均值性強，開發矛盾突出，在精細注水實施過程中測調工作量和測試力量不足，由于井況條件產生的測試遇阻問題也未能有效解決。為此油田引進第四代分層注水工藝，不需要投撈測試儀器，解決了儀器遇阻、遇卡的問題，優化電纜密封方式、研制電纜直穿式封隔器和遠程通信及控制技術，實現了對注水層段在實時在線調控，為油田開發提供了技術支撐，為后續工藝升級提供了基礎。有纜式智能分注技術在青海油田實施45口井，最大分注級數為5封5配，最大下深2 033.5 m，施工層段密封率達到100%，單井調配時間相比橋式偏心提高了6倍，測試成功率達到100%。

關鍵詞：青海油田；分層注水；關鍵技術；工藝優化

中圖分類號：TE357；TQ022.12""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A""""""""""""""""" 文章編號：1001-5922（2024）07-0117-04

Optimization and field application of the fourth-generation

intelligent layered water injection technology with cables

YUAN Yongwen1，ZHANG Xifeng1，LI Hongwei1，HU Chun2，NING Chaohua1，

YANG Honggang1，Cheng Yanjun1

（1. Drilling and production technology research institute of Petro China Qinghai Oilfield Company，

Dunhuang 736200，Gansu China；2. China petroleum qinghai oilfield company

oil production plant No.5，Huatugou 816499，Qinghai China）

Abstract： There are many types of reservoirs developed by water injection in Qinghai Oilfield， with strong heterogeneity and prominent development contradictions. In the process of fine water injection， the workload of measurement and adjustment and testing force are insufficient， and the problem of testing resistance due to well conditions has not been effectively resolved. To this end， the oilfield introduced the fourth?generation layered water injection technology， which eliminated the need to pull out testing equipment， solved the problems of equipment being blocked and stuck， optimized the cable sealing method， developed a cable straight?through packer and remote communication and control technology， realized real?time online regulation of the water injection layer， provided technical support for oilfield development， and provided a basis for subsequent process upgrades. The cable?type intelligent separate injection technology had been implemented in 45 wells in Qinghai Oilfield. The maximum number of separate injection stages was 5 seals and 5 arrangements， and the maximum depth was 2 033.5 m. The sealing rate of the construction section reached 100%.

Key word： qinghai oilfield；layered water injection；key technology；process optimization

青海油田位于柴達木盆地，油田地質條件復雜、斷層眾多、古沉積環境變化大。在已發現的油田中，儲層多數具有含油井段長、油層多、油層薄、含油飽和度低、地層壓力低、泥質含量高、水敏性強等特點。巖性既有砂巖油藏、砂礫巖油藏、也有灰巖油藏，主要為砂巖。油田儲層條件的復雜多樣，造成層內非均質性強，隨著主力油田開發進入中后期，油藏的矛盾日益突出，分注井縱向上層間差異大，分注合格率變化快，層段調配工作量大，需要發展第四代分注工藝，及時指導注水油藏的開發調整需求［16?21］。分析了青海油田注水工藝現狀，提出了傳統分注工藝存在的問題，研制改進了有纜式第4代分注工藝，解決了儀器遇阻、遇卡、注水層段在實時在線調控等問題，并對其在青海油田的應用效果進行了評價。

1"" 注水工藝現狀分析

隨著油田開發進入中后期，老油田含水逐年上升，個別區塊綜合含水接近90%。受層間矛盾加劇、注采對應關系復雜的影響，導致無效水循環加劇，水驅動程度低，精細注水工作量逐年增加，傳統分注工藝存在測調成功率低、分注合格率快速下降等問題。

1.1"" 測調成功率低

統計近幾年的數據，注水井測試成功率較低，一般低于80%，具體結果如圖1所示。影響測試成功率的主要原因是測試遇阻、遇卡，占比超過50%，具體如圖2所示。

1.2"" 分注合格率快速下降

圖3為分注井合格率變化情況。

由圖3可知，分注合格率快速下降，要求至少每2個月對分注層調配1次，而油田現有的測試隊伍不足與分注井分注合格率的快速下降的問題，隨著油田注水井數的增多越來越突出。老油田開發后期，由于剩余油分布的復雜，定時點測的測調方式無法實現對分層流量和注入壓力等重要參數進行長期持續監測等問題，同時也無法滿足油藏分析評價對數據量的需求，亟需通過技術進步和工藝升級來解決這一問題。

2"" 有纜式第四代分層注水技術

針對傳統分注工藝的弊端，青海油田引進有纜式第四代分注工藝。該工藝不需要投撈測試儀器，解決了儀器遇阻、遇卡的問題，同時實現了對配注層段的連續監測及調配，大大提高了分注合格率。在工藝引進過程中，為適應高原油田的環境，對工藝進行了本土化改進和完善。

2.1"" 纜控高效密封技術優化對比

傳統電纜密封采用世偉洛克一級密封，NPT螺紋處未設置密封結構，如圖4所示。

由于井下壓力高，井內液體易滲漏，施工過程易出現井下儀器短路現象。為保證入井工具的安全，技術人員對電纜密封裝置進行優化，去掉了NPT螺紋結構，增加了密封數量，實現了三級密封，如圖5所示。考慮到井下溫度、壓力的影響，將第一級密封設計為雙卡套管接頭，實現在高溫高壓環境下持久密封。

2.2"" 封隔器結構優化

傳統過電纜式封隔器的電纜繞過封隔器膠筒，存在接觸點多、密封風險大的問題。為此，優化封隔器結構，自主研制出直穿式過電纜封隔器，具體如圖6、圖7所示。

直穿式過電纜封隔器的電纜由環空通過電纜頭進入油管，繞過封隔器后再由油管內部通過電纜頭穿出，用電纜密封頭連接電纜。電纜直接穿過封隔器后，一個封隔器減少了2處連接點，每口井減少施工時間4 h。“過纜斷點連接”改進為“直穿過纜連接”的方式，大幅提高了電纜密封性能，有效縮短了施工工期，增強了系統運行可靠性。

2.3"" 傳控一體化傳輸技術

為實現對注水井下層段流量的監測與調控，研發了數據采集與傳輸、遠程操作與控制、生產數據瀏覽與分析三級架構的遠程控制系統，軟件界面如圖8所示。

該系統通過智能配水器采集溫度、壓力、流量數據并將數據上傳至地面，經過智能配水器控制柜解析后通過CDMA網絡與上位機通訊發布至系統網站，同時中心辦公網發出的指令也能按照協議解析后發送給智能配水器執行控制命令，完成調配工作。數據經過上位機軟件解析后入中心數據庫，確保數據的唯一性和準確性，完成數據的無縫對接。各大系統均可使用該數據，使用者根據各自的權限進行數據查詢、數據采集頻率調節、配注量調節等操作。

3"" 現場應用

3.1nbsp;" 現場應用效果

青海油田自2015年起，為解決注水井測試力量不足，測調勞動強度大，測試遇阻、遇卡等問題，按照“邊攻關、邊應用、邊推廣”的思路，逐步探索實施有纜式智能分注試驗與攻關。8年共實施45口井，最大分注級數為5封5配，最大下深2 033.5 m，試驗井礦化度最高17×104 mg/L。跟蹤試驗井的數據，其施工層段密封率達到100%，單井調配時間相比橋式偏心提高了6倍，避免了投撈測試，測試成功率達到100%，動態監測頻次成倍提高。

3.2"" 現場應用案例

以N8-1-2上井為例，該井采用三級、三段有纜式智能分注，配注量16 m3/d。分注管柱帶電纜下至設計層位后進行磁定位校深，保證封隔器卡封位置避開套管接箍。下管柱過程中通過地面控制器對儀器信號進行采集，整個過程儀器工作正常，未出現短路或電流異常。后續經油管加壓5、10、15、20 MPa，分別穩壓5 min，觀察管柱懸重和套管溢流，懸重下降套管溢流消失，判斷座封完成。之后現場通過地面控制器控制井下智能配水器打開Ⅱ配水嘴，地面壓力經“開-關-開”工作制度的變化，判斷3只封隔器密封嚴密。

N8-1-2上井投注后，在持續跟蹤試驗井效果的過程中及時發現Ⅳ-5+6小層單層突進，關閉Ⅳ-5+6小層，并對Ⅳ-18、Ⅳ-24小層重新分配注水量。15 d后測調發現啟動了Ⅳ-20、 Ⅳ-23、 Ⅳ-16+17小層，吸水剖面改善明顯，如圖9所示。

N8-1-2上井組在換封后生產平穩，產液量在關閉單突層注水后下降明顯，含水率也有降低，但是產油量基本持平，如圖10所示。

4"" 結語

（1）智能分注實現了對分注層段注水量、溫度、壓力的實時在線監測，能及時發現注水層段的異常并及時進行調整，對提高分注合格率，改善水驅效果，避免無效注水有積極作用；

（2）智能分注實現了油藏數據的連續采集，結合油藏工程分析及油藏模擬研究，將進一步提高油藏方案調整的目的性和有效性，從而提高精細水驅開發效果；

（3）智能分注在青海油田應用5年來，經自主改進優化，基本實現了技術的本土化，具備了規模應用的基礎，下一步將通過工程、油藏一體化研究，探索智能化油藏管理模式。

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