井下智能注采工艺技术在河南油田的应用

李 洲，马宏伟，张 朋，张景辉，程连文，杨 宽

(1.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院 ，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司采油二厂)

井下智能注采工艺技术在河南油田的应用

李 洲1，马宏伟1，张 朋1，张景辉1，程连文1，杨 宽2

(1.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院 ，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司采油二厂)

河南油田经过40余年的开发，已经进入特高含水开发后期，储层非均质严重，油层水淹状况复杂，剩余油潜力的认识与挖潜难度大。针对以上问题，研发了以压控循环注水开关器、磁控循环注水开关器及智能找堵水开关器为核心工具的自动循环分层周期注水、智能分层找堵水工艺技术。该技术在河南油田推广应用61井次，累计增注5.9×104m3，控制无效注水6.6×104m3，增油6 310 t，降水17.7×104m3，创效益1231万元，有效地解决了现有技术中存在的细分层周期注水投捞调配工作量大、找堵水工艺工序复杂和地层认识准确率低的问题，取得了良好的经济效益。

河南油田；采油技术；分层注水

河南油田是典型的细分注水开发油田，东部注水主力区块有双河、下二门、魏岗、古城、王集等八个油田，探明地质储量19 839.3×104t，动用储量17 942.3×104t，占总动用储量的70.3%[1]。经过40余年的开发，油田进入特高含水开发后期，储层非均质性严重，层间层内渗透率差异大，层间层内矛盾突出，许多主力区块含水高达95%以上，采收率在40%以上，传统的“强注强采”开发工艺面临经济开采极限的挑战。目前需要考虑在经济开采前提下，动用层内零散的中低渗透层带。

自动循环分层周期注水工艺技术是国内高含水开发油田探索低成本的一种增产手段[2]。自动循环分层注水工艺可以实现分层周期注水，解决层间干扰对笼统周期注水的影响，将周期注水提高采收率原理应用于厚油层层内，扩大层内零散分布的低渗透层带剩余油动用程度。这项工艺改变了现有的分层注水投捞测试工艺，不用起下仪器投捞调配，依靠循环开关器自动的循环分层注水、地面调配水量，可以避免投捞测试遇阻遇卡带来的返工作业、水嘴堵塞无法正常分注、井下分层水量不清等问题，提高分层注水效果。

1 自动循环分层周期注水工艺技术

这套工艺包括两项技术：自动循环液压控制分层周期注水技术和自动循环磁控分层周期注水技术。

该技术现场试验16井次，工艺成功率100%。工作时间最长达到25个月，液压调层累计39层，成功37层。累计增注5.9×104m3，累计控制无效注水6.6×104m3，避免投捞测试320井次，对应油井增油1 160 t。现场试验表明，该项工艺达到了耐温120 ℃，耐压30 MPa，有效期18个月的技术指标。

1.1 自动循环液压控制分层周期注水工艺管柱

自动循环液压控制分层周期注水工艺管柱示意图见图1，主要由循环注水开关器、注水封隔器、水力锚、控制洗井阀、球座、筛管、丝堵等组成。

图1 自动循环液压控制分层周期注水工艺管柱示意图

工艺原理：循环注水封隔器下井到预定位置，地面打液压坐封封隔器，实现层间封隔；根据时钟进程，到达压控开关器开启时间，开关阀打开；到达压控开关器关闭时间，开关阀关闭；压控开关器按照一定周期依次自动循环开启和关闭，进行单层循环注水。

1.2 自动循环磁控分层周期注水工艺管柱

自动循环磁控分层周期注水工艺管柱示意图见图2，主要由磁控循环开关器、注水封隔器、水力锚、控制洗井阀、球座、筛管、丝堵等组成。

图2 自动循环磁控分层周期注水工艺管柱示意图

工艺原理：通过井下带磁控功能的循环注水开关解决注水井多层同时自动循环的注水问题。管柱下井后，地面打液压坐封封隔器，实现层间封隔，磁控循环注水开关器设计霍尔传感器及信号处理控制系统，通过地面钢丝下入永磁控制器，在磁控循环注水开关器附近，按照特定时间永磁控制器通过循环注水开关器次数的多少，组成多组磁信号编码，对应相应的控制功能，井下磁控循环注水开关器接收到磁信号编码，和下井时的设置比对，从而控制电机相应的转动，控制开关阀的开启、关闭以及开度大小，实现磁控分层注水。

2 智能分层找堵水工艺技术

该工艺包括了两项工艺技术管柱：智能分层丢手堵水工艺管柱、智能分层泵封一体化工艺管柱。

该项技术现场应用62井次，工艺成功率100%。其中水平井10井次，成功实现了自动程序换层找水122次，并成功实施压控换层堵水80次。开关器动作均按照设计方案执行，封隔器分层密封良好、解封稳定可靠，工艺管柱最长有效期已达24个月，累计增油8 000 t，降水5.6×104m3，减少占产时间404天。重新找到日产油能力大于1 t潜力层58层，优化了措施井开采方案。

2.1 智能分层丢手找堵水工艺管柱

针对井况液面低、液量少、泵深在水平段附近、层段数小于5的分段射孔井，研究出智能分层丢手找堵水工艺管柱[3]。管柱示意图见图3，主要由抽油泵、智能开关器、封隔器、丢手接头等组成。

图3 智能分层丢手找堵水工艺管柱

工艺原理：分层管柱下至设计位置后，从油管施加液压15 MPa坐封Y441封隔器和K341封隔器，继续升高压力至20 MPa丢手脱开， 到达设定时间后，第1段智能开关自动打开，其余段的智能开关还处于关闭状态，通过产液分析，即可判断该段是否为高含水段。生产用时到达设定时间，第1段智能开关自动关闭，然后第2段智能开关自动打开，完成对第2段的找水工作后又自动关闭。以此类推，按顺序分别完成其余段的找水。通过各段的产液分析，确定需要生产其中的一段或多个段后，通过人工控制的方法打开对应段智能开关。地面泵车通过环空输送液压编码，智能开关的压力传感器接收到打开信号后，打开通道，对应智能开关打开。这样就实现对指定一段或几段的开采。需要换层开采时，同样采取人工控制方法，控制不同智能开关的开启和关闭，实现换层。

2.2 智能分层泵封一体化找堵水工艺管柱

针对液面高、液量足、层段数小于3的分段射孔井，研制出智能分层泵封一体化找堵水工艺整体管柱，采用双向连通阀从套压坐封封隔器，采用存储式测压开关器进行找水、堵水。管柱示意图见图4，主要由抽油泵、双向连通阀、智能开关器、封隔器等组成。

工艺原理：分层管柱下至设计位置后，从油管施加液压坐封封隔器，到达设定时间后，第1段智能开关自动打开，其余段的智能开关还处于关闭状态。

图4 智能分层泵封一体化找堵水工艺管柱示意图

通过产液分析，即可判断该段是否为高含水段。生产用时到达设定时间，第1段智能开关自动关闭，然后第2段智能开关自动打开，完成对第2段的找水工作后又自动关闭。以此类推，按顺序分别完成其余段的找水。通过各段的产液分析，确定需要生产其中的一段或多个段后，通过人工控制的方法打开对应段智能开关。地面泵车通过环空输送液压编码，智能开关的压力传感器接收到打开信号后，打开通道，对应智能开关打开[4]。这样就实现对指定一段或几段的开采。需要换层开采时，同样采取人工控制方法，控制不同智能开关的开启和关闭，实现换层。

3 结论

(1)循环分层周期注水技术满足了注水井智能分层周期注水的需要。该技术能够按照自动程序控制开关器的开启和关闭，并且可以通过地面开关阀门发送压力信号，随时改变开关器的工作状态，还可以通过下入磁信号控制器，调节开关器水嘴大小，不再需要下入传统的投捞调配测试仪器进行投捞调配，实现了注水井智能化分层周期注水，降低一线员工的劳动强度。达到了耐温120 ℃，耐压30 MPa，有效期18个月的技术指标。

(2)井下智能分层找堵水工艺技术满足了油田开发后期一趟管柱找水、堵水的需要。该技术能够在井下对各个层段自动循环开采，通过计量化验，确定各层段的油水产状[5]。在认清各储层状况后，按照一定的压力编码顺序，通过地面打压，可以控制找堵水开关器的开启和关闭，实现一趟管柱找水、堵水。达到了耐温120 ℃，耐压25 MPa，解封负荷50～80 kN，平均有效期18个月的技术指标。

(3)该技术研究成果在河南油田推广应用61井次，累计增注5.9×104m3，控制无效注水6.6×104m3，增油6 310 t，降水17.7×104m3，减少作业费用499万元，创产值4428万元，创效益1231万元，取得了良好的经济效益和社会效益。

[1] 张琪.采油工程原理及设计[M].山东东营：石油大学出版社，2000：105-120.

[2] 伍超东，李胜，汪团元，等.井下智能找堵水分层采油技术[J].石油天然气报，2008，30(3):376-378.

[3] 王小勇，黎明志，王磊，等.水平井智能分段开采工艺管柱的研制与应用[J].石油机械，2013,41(6)：97-114.

[4] 李洪，牛丽，谢小蓉，等.一种新型的水平井智能找堵水技术[J].内江科技，2012，12(5)：96-97.

[5] 李德儒，杨岁霞，宋俊岭，等.机械式找堵水技术在古城油田的应用[J].河南石油，2006，3(5)：87-88.

编辑：张 凡

1673-8217(2017)01-0121-03

2016-05-31

李洲，工程师，硕士研究生，1978年生，2009年毕业于河南科技大学机械设计及自动化专业，现从事井下工具研究与应用工作。

TE357.6

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