压电控制开关找堵水工艺在低效产水井的应用

李海波（大庆油田有限责任公司第一采油厂）

压电控制开关找堵水工艺在低效产水井的应用

李海波（大庆油田有限责任公司第一采油厂）

油田开发进入高含水开采阶段，高含水井的低效产水始终制约着油田开发效果，也是影响成本收益的一大问题。采用压电控制开关找堵水工艺，目的在于利用这种机电一体化产品，对井下不同渗透率的组合层段进行分别开关控制，以实现在正常生产状态下的分层试采（配产）、分层试堵。由于这种工艺是通过接收地面打压指令进行开关动作，实现井下任意分卡层段的开启或关闭，所以具有工艺简单、费用低的一系列特点。另外在井正常生产状态下也可获得任意层段（或组合层段）的产量和含水数据，相当于直接进行了堵水工艺，所以见效快。通过现场试验，验证了压电控制开关找堵水的实用性和可靠性，见到了较好的增油降水效果。

高含水井 堵水 控制开关 增油降水

目前，大庆油田萨中开发区综合含水水平较高，已达到93%，其中第六油矿含水大于95%的高含水井共328口，占该矿油井井数的26.2%。这类井的低效甚至无效产水成为油田开发急需解决的首要问题之一。

从以往的措施工艺上看，常用的找水工艺为在自喷生产状态下井温法找水及阻抗式过环空综合找水，由于自喷生产状态与泵抽生产状态差别较大，因此找水误差值也较大。通过环空找水虽然能够实现生产状态下测试，但对于大泵生产井无法采用。

对比而言，压电控制开关找堵水工艺，作为机电一体化产品，不受泵径等工作参数限制，可通过地面打压向井下发出指令实现其开关动作，实现井下各分卡层段的开启、关闭。可解决大泵井、电泵井等目前无法在正常生产状态下的找水和堵水问题，实现了在正常泵抽状态下获得任意层段（或组合层段）的产量和含水数据，一趟管柱完成找水和堵水两项生产任务，工艺简单、操作可靠。

由于该技术能找准各个小层的含水，封堵特高含水层，所以在目前测井找水工艺不能完全满足治理高含水油井要求的情况下，利用压电控制开关找堵水工艺在生产状态下分层试采（配产）、分层试堵工艺是非常实用、可靠的新技术。通过在第六采油矿对6口井进行现场试验，验证了压电控制开关找堵水的实用性和可靠性。

1 压电控制开关找堵水技术原理

压电控制开关找堵水技术通过压电控制开关与封隔器的配套使用[1]，组成了所需要的分层采油的工艺管柱。下入的封隔器会将油层分隔成若干层段，每个层段内下入压电控制开关，投送管柱丢手后下泵生产，见图1。

通过地面打压向井下压电控制开关发出指令，压电控制开关在井下实现任意层段的开或关。采取分层试采（配产）、分层试堵的工艺，通过井口计产和含水化验，判定任意层段在正常泵抽状态下的产量和含水数据，找出高含水层位，将其关闭，使该层不产液，实现找堵水的目的。

1.1 压电控制开关结构原理

压电控制开关主要由机械和电气两大部分组成，其中机械部分包括工作筒、上接头、下接头、开关器等机构；电气部分包括压力传感器、数据存储器、检测电路、电池等组件，见图2。

压力传感器工作时会随时接收井下的压力信号，将信号传给集成电路板处理，当井口打压产生的压力组成了特定的压力码时，即压力传感器传来的信号为有效命令时，集成电路板命令微电动机带动开关器转动，控制开关器打开或关闭。整个系统由电池筒供电，压电控制开关工具在井下的工作寿命由电池能量决定，正常状态时只有压力传感器工作，工作寿命一般为1～2年。

1.2 压电控制开关指令设定方法

首先，压电控制开关在集成线路板上会预先设定好开启或关闭的压力码，之后再将工具下入井内。工作时压力传感器每1 min接收一次井下的压力信号。

1.3 压电控制开关指令工作状态设定方法

压电控制开关可通过指令控制过流通道直径来实现分层配产的功能，工作时，如果开启关闭命令的时间间隔为12 min、17 min、2 min、7 min，就可以分别对应地控制过流通道的直径，分别为φ1.9 mm、φ3.8 mm、全开、关闭这4种工作状态。

2 现场试验

压电控制开关找堵水工艺技术就是通过地面的打压控制来开启或关闭封隔的不同产液层位，实现分层找水、堵水。为了达到理想的试验效果，我们严把选井及数据对比分析关，试验井中5-新19井在现场应用中压电控制开关在各层开关的准确率达到100%，为下一步在更多油井实施及推广该项技术打下了坚实基础。

2.1 试验井的方案制定依据

2.1.1 从生产动态数据分析

根据堵水选井的要求，选井时应选择高产液、低产油、高含水井。而中5-新19井自2001年以来含水上升速度较快，5年的时间，含水从90.4%上升到了98%，产液量长期较高，保持在155 t，产油量仅为3 t，各项生产数据表明该井符合压电开关找堵水的选井要求。

2.1.2 从油层发育条件分析

中5-新19井共射开萨Ⅰ、萨Ⅱ、萨Ⅲ油层组16个小层，全井砂岩厚度35.3 m，有效厚度24.3 m。参考1999年产液剖面，反映出发育相对较好的有效渗透率大于0.5 μm2以上的SⅠ1-2、Ⅰ4+5、SⅡ3-Ⅱ3、SⅡ7-9小层，砂岩厚度19.6 m，有效厚度15.3 m，分别占全井的55.5%和63.0%。

2.1.3 从剖面及连通数据分析

产液剖面显示该井主产液层为：第一主产液层SⅡ7-9，产液55.5 t，占全井的57.4%，含水75.9%；第二主产液层SⅢ8，产液22.4 t，占全井23.2%，含水74.1%。

产液剖面显示该井高含水层为：第一高含水层SⅠ4+5，产液2.7 t，综合含水为96.3%；第二高含水层SⅢ3，产液5.7 t，含水78.9%；第三高含水层SⅡ7-9小层，产液55.5 t，含水75.9%。

以上各项资料，为压电控制开关找堵水试验的单卡层段的设定，为该项控水措施的顺利进行提供了充分有力的依据。综合考虑小层产液及含水、渗透率等各项动、静态参数，最后将中5-新19井划分为五个层段：第一层段SⅠ1-Ⅰ2；第二层段SⅠ4+5；第三层段SⅡ1-2--Ⅱ3；第四层段SⅡ7-9；第五层段SⅡ10—SⅢ8。

2.2 现场试验情况

根据动、静态地质资料分析，将中5-新19井分为5个层段进行找、堵水试验。按照偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ、偏Ⅴ、偏Ⅳ进行顺序合层生产，具体施工工艺为：压电控制开关下井前预先设定好开启或关闭的指令，只有当井口打压产生的压电信号与预先设定的指令一致时，压电控制开关才开始动作完成开启或关闭。每个层段的压电码以时间间隔加以区分。

表1 中5-新19井找水结果

结合油田井下压力水平，压电控制开关控制压力一般设定为大于5 MPa，井口从套管打压6～7 MPa，稳压3～5 min，泄压，等待设置的时间（压力码），打开或关闭某一层位，间隔2～3 d操作一个层，打压操作5次，最后关闭堵水层位，打开生产层位。

试验对比情况及找、堵水结果见表1。

通过预先设定的每个层位的打开、关闭间隔时间，明确不同压电控制开关压力码变化后的生产水平发现，其各状态下的生产水平与前期测回的环空测试资料成果对比，生产数据结果是相符的，这样我们打开1、3、5号层生产，关闭2号、4号层，开始进行堵水。措施前后对比，日少产液91 t，日增油2.6 t，含水下降了6.3个百分点，堵水效果较为明显。

3 试验效果

3.1 增油降水显著

自2005年11月至2008年，在第六油矿共试验了6口井，措施初期与措施前对比，平均日降液51.1 t，平均日增油1.2 t，综合含水下降4.0%。目前与措施前对比，平均日降液56.2 t，日增油1.0 t，综合含水下降4.2%，试验效果较好。

3.2 化学堵水有效期延长

与以往的化学堵水相比，这项技术应用后有效期得到了延长。化学堵水有效周期平均为180 d，而压电控制开关找堵水试验每口井有效，平均达到202 d，最长的时间达347 d。

3.3 生产层位可适时调整

压电控制开关找堵水后，可以根据生产动态随时打开或关闭层段，比以往堵水工艺操作更为灵活简便，保证了措施效果。例如：中6-斜117井，找水后共分成四个层段：SⅡ4-Ⅱ5+6（1号层）、SⅡ13+14（2号层）、SⅡ15+16（3号层）、SⅢ1-PⅡ2（4号层）。措施初期，关闭2号层、4号层，日降液33 t，日降油0.7 t，综合含水上升0.2%，未见到堵水效果。经过重新分析后，决定再次关闭1号层，日产液下降到59 t，日产油上升到5.8 t，与措施前对比，日降液41 t，日增油4.1 t，综合含水下降8.1%，达到了增油降水、治理层间矛盾的目的。

4 经济效益评价

投入资金：常规措施中，一口井找、堵水作业施工费用按10×104元计算，6口井为60×104元。

产出效益：6口井有效期内累计增油1713 t，每吨原油扣除成本按1000元计算，共计171.3×104元。

投入与产出资金对比：盈余为161.3×104元。

从节能降耗方面看，平均每口井日降液56.2 t，减少了低效产水，降低了能耗。

5 结论

1）压电控制开关找、堵水工艺管柱开关操作简单可靠，堵水效果较好，达到了试验目的。

2）压电控制开关作为机电一体化产品，工作时不受泵径等生产参数的限制，解决了以往常规堵水工艺的受限问题。

3）压电码的设定和现场实施科学合理，地面命令传递到井下执行，可以随时调整生产层位，在油田开发上具有重要意义。

[1]彭占刚.压电控制开关找堵水技术[J].油气田地面工程,2011,30（2）:26-27.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.008

李海波，1996年毕业于哈尔滨工业大学，2011年毕业于中国地质大学（北京），硕士，油藏工程师，从事油田开发动态调整工作，E-mail：lihaibo741116@163.com，地址：黑龙江省大庆油田第一采油厂第六油矿地质工艺队，163001。

2011-11-04)