大庆油田油田注水井分层流量监测及控制工艺研究

摘 要：随着油气田勘探开发的不断深入，利用多种工艺手段维持储层压力和能量供应是一种很好的途径。采用复合技术提高相关油气田的综合开发效率也是最重要的。根据现有的相关油气田勘探资料，我国油气藏储层具有一定的规律性，其中以陆相碎屑沉积岩为代表的沉积体系较为广泛，相关非均质性强，垂向上存在一定的地层差异。为了研究油田注水井分层流量监测及控制新工艺。通过对分层流量监测设计领域展开相关研究，最终在基于可调水嘴的配水器控制设备试验框架下提出解决方案，为同行提供建设性意见。

关键词：油田;注水井;分层流量;监测

1分层流量监测设计

运用井上动力装置进行钢丝拖拽式的电缆测调作业测试会对封隔器、配产器等相关部件带来磨损，一定程度上影响层系间的相关密封性。其有限的工作效率对数据监测的连贯性也产生一定制约。后续的调刨及其油水联动核算不能及时有效的进行，所以注水安全得不到保证。基于此全面提高油气田注水开发效率，在此提出永置式智能测调系统设计，并做实质性阐述。

1.1分层流量测调工作原理

在注水井部署过程中先期对各层段产生一定认识，优选不同可测物理量探测器，在完井阶段进行不同层位的多元智能测调装置部署，然后通过主/备单芯电缆传输信号线进行多元矩阵相控模式下的流量、压力、温度、水嘴开度等可测物理量监控和数据反馈。然后通过地面计算机平台进行分析和调控，在外界因素变化最小的前提下进行即时命令发布，优化单井及其井网注采比，全面调配各层注水量，该阶段需要用到智能化传感器和井下控制器，通过控制器动作进行配水器的智能化调控，在此该项设备主要是通过水嘴开度的调节来进行的。而流量的自动化调节需要实时数据的反馈式辅助调节。广义式智能架构下的分层注水原理构想。

1.2电缆永置式分层流量测调

基于前人研究及其相应自控系统逻辑量设置，通过本研究的永置式智能注水测调系统在电缆永置式分层流量测调过程中得到了最大化的改进。在前期研究过程中相应的设备设施和相关测控技术得到了实验论证和现场运用，其中所用的分层流量测试与控制需要能进行全面而协调的配合性优化使用，全面适应不同层位不同物性的井下工作条件，但是如若遇到不可逆故障需要进行井下作业并修理。在此进行改进方案式的永置式测调系统构架展示，通过在不同工区的测试发现，井下流量特征不稳定是影响相关设备故障的要因。在全面简化部件后进行扁平化的逻辑遥感设置，并将相关成本进行压缩最终得到4个主要方面的控制模块（电缆供电与载波通信、地面控制器、多层流量快速调配算法、井下机械执行装置）。在过程控制向量满足系统冗余率后方可进行协调式工作，得到高質量用户数据反馈全面指引生产运行工作。

1.3井下自发电分层流量测调

仪器仪表及其相应机械调控设备功耗较低但也需要一定的动力电源进行驱动。而电缆永置能很好的解决相应问题。不过在复杂地层环境与地面干扰下还需要进行备用自给自足式电力系统的布设。在此运用井下注水射流动力进行机械能转换电能成为首先。运用小型发电机组不仅能节约成本提高系统稳定性还能进行脉冲信号式的分层流量微调。

该构架的核心思想主要是优化供电方式和传输方式，在节能减排的基础上运用涡轮注水发电提高稳定的直流信号供给，保持地面与井下相关仪器仪表通信畅通。但是在检维修上需要定期进行维保，确保相关布局工作正常。

2基于可调水嘴的配水器控制

依据现场实际及相关前期研究成果，通过井下配水器是调控层间注水量的机械执行，其主要工作过程为电机带动滑动丝杠进行阀芯的开启与闭合，并根据相应仪器仪表检测量的不同而进行水嘴开度的调整。其过程性清晰，主要为预设不同水嘴结构形状的流道核算性依托电机旋转最终实现丝杠螺纹的调控的。相关的灵敏度由预设完善的执行器进行完成。具体工作剖面图。可以明显看出水嘴在不同状态下水流的过程和配注量关系。

2.1基础理论支撑

相关元器件在设计之初就基于了基础理论的原始公式核算，该设备同样如此。相关的精确控制需要灵敏的执行器外还需要注水配水过程中对于不同形状水嘴流体力学特征的实验核算。需要注意的是正式工况环境下往往会遇到层间压差较大、低渗透油藏的恶劣井况下注水。需要在水嘴结构精细核算的同时进行一定欲度的预留。以适应和完善相关控制时的不稳定补偿量。保证最中油层能量补充效果。基于自动调节效能的水嘴需要在节流孔的帮助下进行协调解决。而单一的三角形、菱形、椭网形、圆形、矩形、U型等不能满足当前复杂情况。运用复合型形状的水嘴形状会事半功倍。以下在保密准则下展示相关实验参数。

2.2实验仿真

通过流体力学平台进行一定水嘴模型物理量的真实开度下的仿真。实验数据如图1所示。在此预设20%、40%、60%、80%、100%当量下的水嘴开度并做流量一压差关系分析数据拟合曲线。供下步分析。

通过实验数据可知，相应的压差梯度不断增大的过程中，流量系数初设为急剧上升状态，而随着时间的推移相关数据缓慢下降并最终趋于平稳。不过通过进一步数据拟合可以看出一定水嘴压差下的開度和流量存在典型非线性关系。所以数据有必要进行进一步加工处理和后续分析。

具体实验过程为：首先在溢流阀关闭情况下完成水嘴最大开度的过程性测试，具体操作时应在20%开度下保持一定时间然后进行逐步提升最终升至100%，随后在进行5～50Hz的试压泵频率变更式运行，随后记录实验过程的全部可测物理量。最终通过真实数据和实验仿真进行不同水嘴开度、压差下的流量核算，得出真实环境下的操作要点。

实验要点及成果分析：综合不同工况下的真实注水井井况在配合前期水嘴拟合后得出相应的适应性规律，其中U型水嘴的相关产品智能调控效果最好，且维护性更好。在20%～100%的流体仿真和真实情况下过程实验中综合可测物理量变化程度最优，相应设备磨损效果最小。在基于产品制造原则上进行40%的开度时流量最大淡水相应的非线性关系不成连续性变化，认知为达到临界状态。综合控制误差率3%左有，实际试验与模拟仿真相比误差可接受。

3结语

驱油注水目前仍然是油田提高采收率的重要举措，为了进一步提高采收率，精细注水已经成为了国内外油气开采领域的熱点研究问题。文章主要研究了永置式的注水井分层流量测量与控制技术，通过实时监测井下各层流量、温度、压力、水嘴开度，实现配水器注水量的自动控制与调节，对精细注水、提高注水井开采率具有重要的意义。

参考文献

[1] 刘军.浅谈如何提高水井分层测试成功率[J].内江科技，2019，40（05）：62-63.

[2] 张剧斌.提升注水井分层测试效率的措施[J].化工设计通讯，2019，45（04）：78-79.

作者简介：代文庆，男，19820323，汉族，辽宁省，在大庆油田有限责任公司第三厂第四油矿测试队，从事测试工作。