高效智能分层配注技术成功应用于油田注水井

何天成

摘要：注入井分层测调工艺在油田已推广实施多年，对于提升油田经济效益发挥了显著作用。实践经验表明，目前基于人工上井测调的方式仍然存在测调效率不高、野外作业受自然环境影响大、人力成本高等弊端。目前各行业都在朝基于物联网的人工智能方面转变，注入井分层测调工艺升级换代到无人化、全自动的智能测调方式，成为当前行业的发展趋势。

关键词：高效注采；智能注水；精细注水；远程监控

1.项目研究背景

随着注水开发时间的延长，受油藏非均质性的影响，层间吸水差异大，造成油藏动用程度严重不均、层间矛盾突出，影响整体开发效果。目前油田主要应用同心配水和偏心配水工藝技术，但采用常规分层注水测试调配过程复杂、不能实时监测和调节井下各层注入量，井下作业风险和操作成本高，针对这些问题，提出了直读式智能分层注水技术。

2.系统组成及工作原理

本公司研制生产的智能配注系统是一种新型油田精细分层配注系统，采用全自动测调及直读验封技术，充分吸收了目前市场同类产品的技术特点，采用全新的流道结构设计、井下双系统冗余设计、大扭矩高效率微型伺服系统精密控制技术，独立太阳能供电和远程APP测控等技术，体现了精细注水和人工智能的有机结合，应用前景广阔，系统由用户端、太阳能供电系统、井场测控装置、井下中继器和智能配注器组成，系统组成如图1所示。用户端（移动终端、云服务器、PC终端）为用户提供高效远程测控解决方案。

智能配注系统各组成部分功能如下：

a）井下配水器；是整个智能配注系统的核心部分，由上接头、本体、主控单元、压力测试单元、流量测试单元、水量调节单元以及下接头组成。

配水器各组成部分及主要功能有：

1）转接头，采用油管标准螺纹，连接油管和配水器

2）上下接头：两端加工有内外螺纹，含密封组件，实现配水器和和转接管连接和密封；

3）电缆接头：内含防水插针、电缆连接组件、密封组件，实现内部电缆连接和密封

4）配水器本体：保留Φ46中心测试通道，全新流道结构设计，采用一体化设计，各功能单元合理布置于内部，集成度高且便于加工；

5）流量测试单元：包括流量板和换能器，负责单层流量信号采集、处理。

6）压力测试单元：包含双压力传感器和温度传感器，负责油管压力、地层压力、井温采集；

7）水量调节单元：包含水嘴、电机组件、密封组件、执行机构，采用大功率电机驱动，实现流量大小线性调节，采用压力平衡技术，实现高压差开启，设计时充分考虑整个调节单元防积沙防刺损。

b）地面测控仪：是计算机与井下仪通讯的“桥梁”，内含主控CPU、井下高压电源模块、存储模块、远程无线模块、串口屏等，一方面为井下配注器提供稳定电源和进行双向单芯通讯，另一方面实现地面仪与用户终端的数据交换，实现远程监控。

3.工作流程

3.1远程监控过程

配注器长期置于井下，通过有线电缆连接地面仪，地面仪内装有无线模块，通过移动基站远程连接用户终端，流程图如图2，用户在机房即可实时监控井下配注器工作状态，包括查看该井各层流量配注情况、油管压力、地层压力变化，也可根据配注方案对该井各层配注量进行实时调整。云服务器数据中心平台可实现该地区所有安装智能配注系统的井与用户之间进行互联互通，实时上传各井测试参数至云服务器，用户在机房即可实时查看，并根据需要对任意一口井任意层配注进行调配，真正实现自动化、智能化管理。

3.2流量自动测调及验封过程

流量自动控制主要由中继器主导完成，软件流程见图3，接收测控方案后，分别下发流量测试命令到各层配水器，得到各层流量后，与配注方案进行对比，判断那些层需要进行流量控制，即分别下达调节命令，设定最大调节时间，流量调节同时进行流量测试，若达到该层配注方案即停止调节，若最大设定时间以内没有调节合格，表明该层无法调配合格，也停止调节，当所有层均调节合格，则调配结束，整个过程由井下配注器自主完成，无需认为干涉。通过关死水嘴，内外压差曲线是否分离实现配水器验封。

4应用

该系统目前在大庆油田推广应用，数据测试稳定，流量测试精度达到1%，压力测试精度达0.1%，配水器内水嘴调节流量在零到满量程内线性可调，调节速率块，流量测试精度高，曲线变化平稳，实际测试效果见图4，调节效果达到预期要求。

配注器水嘴前后均安装有高精度压力传感器，分别测试油管压力和地层压力，打开水嘴，油管压力和底层压力曲线保持平衡，当关闭水嘴，油管压力和底层压力曲线分开，通过此现象可判断出该层封隔器是否封严，实现验封功能。

5结语

智能配注系统是油田应用、推广二次采油工艺技术，实现精细配注，高效测调的仪器设备，推广应用前景十分广阔。该产品的成功研制和推广，必将带动和促进我国井下分层注入采油工艺技术的发展，提高石油开采行业的技术创新能力和智能化管理水平，对降低采油成本和提高资源开发效率具有重要意义。

参考文献

[1]杨玲智，巨亚锋，申晓莉，罗必林.数字式分层注水流动特性研究与分析[J].石油机械，2014，42

（作者单位：贵州航天凯山石油仪器有限公司）