生产井实时检测工艺技术及系统分析

朱作伟

【摘要】生产井实时监测调整工艺技术能够实现生产井在生产过程中对油井各生产层段的温度、压力进行实时监测，并可对生产目的层进行调整，实现分层采油的目的。本文简述生产井实时监测调整工艺技术的技术原理，现场试验情况及效果、为日后推广提供指导建议。

【关键词】生产井；实时监测；调整生产层

前言

目前油田生产井应用的动态监测方法普遍存在笼统、不连续、成本较高和受管柱类型限制等问题，与油田高含水后期开发调整的需要越来越不适应。生产井实时监测调整工艺技术，不仅能在地面控制油井各个层段的产、堵状态，而且能够实时监测到各层段的压力、温度、产液、含水等数据，为精细地质研究和开发调整提供及时、准确、连续的分层动态资料。

油层压力，特别是分层压力是油田开发的灵魂，油田开发过程中的注采系统调整实质上就是对压力的调整。从油井入手对分层压力进行实时动态监测和分析，对重新认识油层构造（如断层、微构造等）和掌握注采关系变化都具有重要价值；通过对相关水井的对应分析，可提高油水井之间、砂体之间连通性的认识精度，为提高对砂体的平面认识找到一个比较经济的方法。

同时，监测油井各产层温度、产液、含水等数据，对于掌握高含水后期的剩余油分布，了解层间差异，科学评价注水方案调整效果，确定无效或低效生产层，深入调整产液结构，充分挖掘中低含水层的剩余油潜力，控制高含水井层的产液量增长，有效减少异常高压井层，预防套损，反映油田注水开发的局部矛盾等。

总之，生产井实时监测调整工艺技术对于科学开发油田，有效控制油田产量递减和含水上升速度，促进油田的可持续发展具有重要意义。

1.生产井实时监测调整工艺技术技术原理

生产井实时监测调整工艺技术就是设计一套井下分层管柱及测调执行器，配合多级封隔器及高精度光纤光栅压力计、温度计，一次作业下井，可以进行长期多层的分层测试、分层采油，以便进一步判断油水层，并且了解各层压力衰竭、生产动态情况以及储层物性。其技术原理为：根据油井地层测试工艺的需要，将多个开关装置连同封隔器、生产管柱、以及通讯光纤和动力电缆一同下入井筒内对应的各个生产层段的预定位置（封隔器坐封在两个层段之间的位置，坐封深度在地面已经设定），根据单井实际情况使用地面主机控制器分别控制各层测调执行器打开或关闭，从而达到自动切换各个生产层，进入工作状态的目的。同时各层控制器配有高精度、高可靠性的光纤光栅传感器，就可以利用地面主机控制器随时对各层进行各种测试工作，测调执行器开关开启时，测得该层的流压数据，开关关闭时，测得该层的压力恢复数据（静压）。由于测调执行器的开关可以由地面任意控制，因此可以在各个生产层位的各个压力变化阶段进行试井试油工作，通过分析各个时期测取的分层压力、温度数值，了解储层参数变化规律，并进行储量估算和产能预算，从而实现多层分层智能化地层测试。在地面通过对各个测试层产液情况进行分析，即可准确判断各层产液量以及供液情况，如果配合地面设备，可以定量录取各个层位的动静液面，实现找水，为有针对性的确定和实施注水方案提供依据。

2.生产井实时监测调整工艺技术监控装置

2.1地面监控装置

激光发生器和光纤信号调制解调器完成井下压力、温度信号的采集，由激光发生器发出光信号给各个光纤传感器，各传感器反射回的光信号，经光电调制解调器解调为电信号，输出到数据采集器，通过R232接口由计算机显示并处理。

数据采集器与光电调制解调器和井下中心控制器连接，计算机输出控制命令，通过数据采集器到井下中心控制器，井下各个生产层段的滑套开关的位置信号和解调后的压力、温度信号送到数据采集器，通过R232接口与计算机进行通讯。

2.2井下调整监控系统

井下中心控制器由工业级单片机电路完成，与地面数据采集器连接，主要用于检测和控制各个产层的开关状态。各个生产层段采用编码器给定不同的地址编码，当地面计算机发出打开或关闭某个层段的控制指令时，控制指令通过地面数据采集器以数据编码的形式，送到井下中心控制器（由于数字编码信号传输，有效防止了信号衰减或干扰），控制器的输出继电器与各个生产层的直线电机连接，当控制编码与某个生产层段地址编码相同时，则对应层段开关动作，同时开关位置检测电路将开关信号返回，计算机可以显示目的层的开关状态。

井下测调执行器是井下调整管柱的核心器件，主要包括光纤压力、温度传感器、直线电机、滑套开关等部件。各个传感器分别检测各个检测点的温度、压力信号，由光缆传送到地面的光电调制解调器。直线电机通过棘轮带动滑套开关动作，实现产层的封堵。

过电缆封隔器主要是封堵各个生产层段，保证光电复合铠缆的穿越，实现光电信号的有线传输。

3.生产井实时监测调整工艺技术现场实验情况

2010年9月5日我们在3-2-B63井进行了现场试验，根据地质方案将该井分为三个生产层段，萨Ⅱ11——萨Ⅱ12、萨Ⅱ13、萨Ⅱ14——萨Ⅱ15，封堵萨Ⅱ13层段，各个生产层段间用过电缆封隔器隔开，每个生产层段都下有井下测调执行器，地面将光纤电缆接好，用防水胶密封好，检测光电信号后下井，在下井的过程中每根油管都有光缆卡子和过接箍卡子将光缆固定好，将管柱下到井下层段后（1200米），地面用水泥车打压释放，由于抽油泵的下部装有支撑器，支撑器将固定凡尔球支起，压力通过固定凡尔将过电缆封隔器释放，密封油套环形空间，将每个生产层段的井下测调执行器隔开，地面计算机显示出各个层段的压力和溫度，并将萨Ⅱ11-萨Ⅱ12、萨Ⅱ14-萨Ⅱ15打开、关闭萨Ⅱ13层，并将地面的光缆头固定在井口的箱子内，下活塞及抽油杆，并用活塞将支撑器打掉，凡尔球坐到凡尔座上后起抽生产。

4.现场试验效果

3-2-B63井2007年4月机械堵水，堵前日产液72t/d，日产油0t/d，含水100%。沉没度239.4m，φ57mm泵；堵后日产液46t/d，日产油2t/d，含水95.7%，沉没度263.6m，φ44mm泵；日降液26t/d，日增油2t/d。本次采用生产井实时监测调整工艺技术堵后日产液47t/d，日产油3t/d，含水93.6%。

5.结论与认识

生产井实时监测调整工艺技术能够实现对生产井井下各个层段的压力、温度进行实时监测，并可将曲线进行打印和储存。 生产井实时监测调整工艺技术能够实现对生产层进行调整，实现分层开采，对于科学开发油田，有效控制油田产量递减和含水上升速度，实现产能最大化、效益最大化，促进油田的可持续发展具有重要意义。