大平台井互联网智能分层注水技术探讨

孙伟（吉林油田公司油气工程研究院，吉林 松原 138000）

大平台井互联网智能分层注水技术探讨

孙伟（吉林油田公司油气工程研究院，吉林 松原 138000）

针对吉林油田新立III区块集约式大平台建井复杂井况应用的常规偏心分层注水工艺测调试成功率低、效率低、测试资料有效期短等问题，开展了大平台井互联网智能分层注水技术的研究。该工艺技术主要由一体化智能配水器、过电缆封隔器、地面控制箱、上位机管理系统、远程控制系统等核心部分和钢管电缆、电缆卡子等辅助部分组成。该注水工艺为油藏地质提供了长期、连续、实时井下动态参数的远程监测、调控技术，同时解决了大平台注水井斜度大而导致分层注水测调试成功率低，效率低等技术难题。

低渗透；大平台；分层注水；互联网；远程监测；远程调控

1 大平台井互联网智能分层注水技术研究

1.1 工艺组成

由一体化智能配水器、过电缆封隔器、地面控制箱、上位机管理系统、远程控制系统等核心部分和钢管电缆、电缆卡子等辅助部分组成。

1.2 工作原理

（1）验封：将目的层一体化智能配水器水嘴关闭，其他层段正常注水，通过注水阀门“关、开、关”操作，根据压力传感器上传的嘴前、嘴后压力数据，分析该层密封性。

（2）流量测调：地面设定各层的注入量、统一调节时间，各层配水器根据地面设定的时间自动测调各层流量。

（3）数据传输：一体化智能配水器采集井下各层注水参数（包括温度、流量、压力），通过钢管电缆与地面控制箱双向通信、地面控制箱与远程控制系统终端无线双向通信，实现地面指令下达、井下数据接收、井下数据回传等功能。

2 配套技术设计

2.1 一体化智能配水器设计

2.1.1结构

主要由上接头、下接头、压力传感器、流量传感器、水嘴和控制电路等组成。

2.1.2关键技术

一体化智能配水器用于实现注水井注水参数的监测和流量的闭环控制，通过钢管电缆与地面控制箱通信，接收地面控制指令及回传数据。

流量传感器：采用涡街流量计，其原理是在所测流体的通道内设计流体以产生卡曼旋涡，旋涡产生的频率与流量在一定范围内成线性关系，检测卡曼涡街的频率可得到流量数据，其特点是压力损失小，稳定性高，量程范围大，但需要一段的稳流场。

都说“计量乃文明之母”，这话一点不假！在人类发展史上，关于长度的计量由来已久。在古代，人类用肢体或简单物体作为基准进行计量，但是经验计量的弊端也显而易见。“米”的诞生是长度计量史上的一个里程碑，那么“米”有着怎样的前世今生呢？

压力传感器：采用溅射薄膜式压力传感器，具有体积小、耐压值高、工作稳定、功耗小等优点，测量范围为0-60MPa，精度为0.1级。由于井下空间有限，不便于安装压力测量补偿电路板，为了提高压力测量精度，在检测电路中设计简单的硬件补偿模拟电路。

高精度陶瓷堵塞器：堵塞器是井下调节流量的关键部件，采用高纯度陶瓷为原材料以及高精度模压技术制造成定型，以提高堵塞器的强度和寿命。

2.2 过电缆封隔器设计

2.2.1结构

主要由上接头、坐封机构、锁紧机构、密封机构、平衡保护机构、逐级解封机构、电缆密封机构、电缆通道、下接头等部分组成。

2.2.2关键技术

过电缆封隔器主要用于过电缆条件下封隔地层，不占用主通道实现钢管电缆的预置，封隔器侧腔留出预置电缆空间。施工时将电缆先预置在腔内再通过水下高压单芯电缆接头对接，过电缆封隔器与传统的Y341可洗井逐级解封封隔器功能一样，具体体现为坐封、解封及洗井功能。不同的是过电缆封隔器的内衬管设计为两体结构，中间预留电缆通道实现钢管电缆的预埋。

2.3 井下双向数据通讯系统技术设计

井下双向数据通讯系统实现地面指令下达、井下数据接收、数据管理等，并通过钢管电缆为井下配水器提供动力电。系统工作时，进行自定义周期闭环测调及调配工艺数据回传存储，无需人工参与。当需要根据地质要求更改各层注入量时，可通过上位机管理系统进行重新设定。

2.4 远程监测与控制技术设计

井下分层注水参数实时传至生产管理系统，技术人员可根据权限随时进行数据分析和配注方案调整。信息化管理系统可远程连续录取注水井日常数据进行分析、判断、提示、报警，根据实时传输的井下参数自动或人工决策远程控制命令，自动形成注水井测调数据成果表。

2.5 技术特点

（2）为油藏工程提供长期、连续、实时井下“无干扰”数据。

（3）通过地面统一时间标定，实现多层段同步、自动测调各层流量。

（4）采用单芯电缆实现供电和数据传输，无需井下电池。（5）测试、验封、调配操作都无需动用测试车，可远程控制。

3 大平台井互联网智能分注技术现场试验

2014年7月在新木采油厂13-20.1三层段分层注水井开展了大平台井互联网智能分层注水技术现场试验，验证技术的可行性。

现场完成了封隔器验封、水量调节试验，并实现了注入嘴前、嘴后压力及注入量实时监测。

井下工作2个月后，发现注水压力由7.8MPa上升到9MPa，全井注入量由48m3/d下降为23m3/d。通过实时监测数据发现第二、三层段注入量正常（略偏大），第一层段无流量，其节流压差为7MPa左右，初步判断可能是注入水质差导致一体化智能配水器水嘴遇堵。地面下达指令调整堵塞器开度，将杂质排除，油管压力迅速下降，油层压力逐渐恢复，成功处理了水嘴堵塞问题，同时又进行了验封测试，封隔器密封合格。

4 结语

（1）该工艺为油藏工程提供长期、连续、实时井下“无干扰”数据，技术人员可以随时进行数据分析和配注方案调整。

（2）通过地面统一时间标定，实现多层段同步、自动测调各层水量，提高了水量测试精度，更好的落实地质配注方案。

（3）测试、验封、调配操作都无需动用测试车，可远程控制，大幅度缩减了测调试设备投资与人工成本。

（4）大平台井互联网智能分层注水工艺可以满足集约化建井各类复杂井况多层分注需求，具备细分注水条件，解决了常规分注工艺在复杂井况下测调试技术难题，应用前景广阔。

孙伟(1983-)，男，2006年毕业于中国地质大学（武汉）石油工程专业，现从事井下工具研究工作，工程师。