油田井下压控开关智能配水技术应用分析

艾尔肯·艾拜

【摘要】对于目前智能配水技术，传统配水器均需要对井下机构实行反复地投捞作业，这样不仅会增加工程作业的成本，同时还很耗时费力，尤其在井下机构结垢和腐蚀以后，使其不能很好地进行投捞作业，以致于施工周期大延长。本文笔者就某油田所引进的井下压控开关智能配水技术进行研究和分析，在不动管柱的条件下，在地面上实现开、关井控制和井下调配工作，相对于常规的分注工艺而言，其能够有效地减少调试的费用以及投捞水嘴的工作量，具有施工周期短、安全可靠、操控方便以及成本等特点，提高了分注的效果。

【关键词】压控开关 分注井 智能配水 技术

因井下油套管的质量变差、测试工具老化或者分注斜井的增多等各项因素的影响，导致斜井和老井在进行水量调配的时候，出现遇阻或者遇卡的现象较为频繁。近年来随着社会经济的发展，信息技术的不断进步，虽然在水井分注工艺上进行了相应的技术改变，并引进了一些新技术和新工艺，但是传统配水器在进行井下作业的时候都需要反复进行投捞，这样不仅会耗时费力，同时还会增加成本，尤其是当井下机构结垢和腐蚀的时候，投捞作业的不成功时常发生，导致施工的工期大大延长，对于当前油田建设而言，传统分层注水已经不能对井下机构各层实行精细地配水，为了有效地解决这一问题，通过不断地调查研究，本文笔者就以某油田的井下压控开关智能配水技术进行详细地阐述。

1 压控开关的概述

1.1 压控开关的工作原理

压控开关工作的核心是通过机电一体化以及压力传感技术，来测量注水井的井下各层的注水量，针对各层配注的相关要求，对各层的注入量进行调节。压控开关的井下工具主要有可调式水嘴、芯片、电动机、电源以及压力传感等。其地面部分把井底要设置的孔径大小压力码转为压力波动，接着再通过井筒中的相关介质将压力波动、传递到井下的压力传感器，通过芯片把压力传感器所接收的压力波动转化成为孔径大小的指令传递到电动机中，电动机通过带动传动装置来调节水嘴的孔径，促使其能够达到地面上对井下各层配注的需求。

1.2 压控开关的结构组成

压控开关主要是由地面电脑软件的设定装置和井下的分注工具这两部分所构成的。

（1）井下分注工具。压控开关中的井下分注工具主要是由电池、软件转换芯片、可调式进水口、压力传感接收器、电动机以及电池筒等所组成，其主要如图一所示。其中可调节式进水口的主要主要功能就是通过调节孔径的大小来控制进水量，以此达到分层配注的目的，在进水筒的外壁上有4个对称的可调节式的进水口，调节进水口孔径主要是由电动机来完成的，其孔径的调节范围在1—5mm，每调节一次以后要变动0.3mm。而压力传感器主要采用的是硅叠硅隔离膜片技术，这种技术是一种比较复杂的三层半导体工艺相结合的结构，其复杂的物理结构具有很高的可靠性，压力传感器的主要功能是用于接受地面压力的波动，通过井筒中的水将地面压力波动传递到井底中，相对于传统的工艺而言，其地面信息传递到井底不需要电缆。

1.3 该技术的实际应用以及效果分析

在2007年，长庆陇东油田引进了该技术，并在现场进行了实施。在该油田中，有一口一封二级的偏心分层注水井，全井的配注为35 m3/d，其上层的配注为25 m3/d，下层的配注为10 m3/d。在注水井实行检串作业的时候，在地面应该把压控开关设置为关闭的状态，再将其放入到井底，同时井下2层的可调水嘴孔设置为0，便于坐封，检串结束以后，其坐封正常，方可进行现场的调试，通过调试可以发现分层配注的合格率达到了100%，其调配的过程主要如下：

（1）在地面上把压控开关临界的压力设置为3.0MPa，当注水井油压表的压力值大于3.0 MPa的时候，其压控开关应该默认为高压；如果油压表的压力值小于3.0 MPa的时候，压力孔开关应该默认为低压。

（2）在调配分注井的时候，应该从最下层依次地往最上层进行调配，避免打开封隔器的洗井通道。根据以往的调配经验，把第二层可调水嘴的直径设置到第8档，其孔径值为φ3.0 mm，确保其在可调范围内的中间值。此外，在调配分层注水量的时候，不需要进行动力测试，由技术人员通过流量表、注水阀门以及压力表一次性完成调配。

图4 井筒卸压时的井口流程

（3）具体打码操作流程主要如下：第一，明确注水井的井口油管和套管的进出口阀是否完好，压力表和阀组间的水表是否完好；第二，把高压放空水龙袋接到放空管处，以此确保在进行卸压的时候，水流能够及时地排进排污池中，不会污染井场；第三，把阀组之间该单井的注水阀开到最大，并记录该井在正注的时候油压表值从0上升到3.0 MPa这一过程所需的时间，再记录井口压力从7.0 MPa卸压到3.0 MPa时所需的时间，井筒在加压和卸压的时候，其井口的操作流程主要图三所示和图四所示；第四，在井口的第二层中孔径的初设值为φ3.0 mm，处于第8档位，接着进行井口打压，以此类推促使井口的压力波动值符合压力码的标准值。打开第二层水嘴，其孔径的大小为φ3.0 mm，同时该注水井下层水嘴也已经打开，且注水稳定以后，套压为0，油压为18 MPa，则说明该封隔器坐封完好。第五，调节下层注水量，其下层的配注为10 m3/d，即为0.42m3/h，在阀组之间对来水闸阀实行调节，通过其调节结果，可以发现水表流量一般稳定在0.45 m3/h，即为10.8m3/d，同时井口的油压值稳定为17.5 MPa；第六，在进行打码的时候，由于上层的吸水性较好，其配注较高，因此，在设置水嘴孔径的时候，其孔径初设值为φ3.0 mm，接着在井口依次进行打码，并向井底传输压力波动，待上层的水嘴打开以后，其套压就会迅速的上升，油压则会相应地有所下降，其流量比较大；第七，在调节上层水量的时候，在阀组之间进行闸阀调节的时候，把油压控制在17.5 MPa的范围内，若流量表的水量在稳定后其值为1.7 m3/h，即为41 m3/d的时候，说明上层的可调水嘴的直径过大。第七，把上层的可调水嘴的直径设置为φ2.7mm的时候，在完成好水嘴直径调节后，应进行闸阀的调节，把油压控制在17.5 MPa的范围以内，待流量表水量稳定后为1.5 m3/h.即为36.2m3/ d，则全井的调配工作完毕。1.4 应用结论

压控开关工作是一种机电一体化的产品，其压力传感器主要是利用介质水来接受地面的信息，完全取代了以往传统的用电缆进行井下和地面之间信息的联系方式，达到了在正常生产状态下，可以对高含水油进行堵水或者找水等工艺，其操作具有可靠性和安全性，使用起来也比较方便。同时设定压力码和现场施工的科学、合理匹配，将地面的一些有关命令传递到井下的压控开关上，能够随时地进行生产层的调整，对于油田的开发生产有着非常重要的作用。此外，压控开关能在正常的泵抽状态下获取任意层段的含水数据及其产量，在一定程度上能够解决潜泵井和斜井不能测试等相关问题。

相对于传统、常规的分注工艺而言，这种及时有效地降低了投捞水嘴的相关工作量以及其调试费用，解决了在常规调配中所遇到的仪器“捞不上来、下不去”等各项问题，具有安全可靠、施工周期短、成本低一级操控方便等特点，通过一次管柱来完成井下关井测压以及分层注水等功能，其调配的范围较为广泛，能够随意且频繁地进行操控。油田井下压控开关智能配水技术在传统工艺的基础上进行补充、发展以及创新，逐渐扩大了其使用的范围，推动了油田分注工艺的发展。

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