无缆智能分注技术现场试验与应用

乔志学 赵留阳 孔宪永 杜泳林（中国石油大港油田分公司第三采油厂）

注水是油田补充地层能量、提高采收率最经济有效的方法之一[1-2]。为有效解决层间、层内差异，油田以分层注水技术实现均衡注采开发[3-4]，大港南部油田主要分注工艺为桥式同心分注。据统计，2019 年大港南部油田近32.4%的桥式同心分注井因稠油软阻、硬垢卡阻而无法完成水量测试调配，严重影响到油藏分层注水开发；同时，随着油田精细开发不断深入，常规分注工艺面临诸多挑战。分注井测调频次加密造成测调力量严重不足，测调周期长导致分注合格率下降快，常规间隔测调数据有限难以满足实际生产需求是困扰大港南部油田的难题。

目前国内采用的“桥式偏心+钢管电缆直读测调”和“同心非接触式”为主体的智能化分层注水技术[5-7]，在油田注水中已得到大规模推广应用，大幅提高了注水井测调效率，缩短了测调时间[8-9]。但是，目前的智能分层注水工艺技术水平仍然面临较多的问题：测调周期逐年缩短、层间矛盾加剧、无法进行油藏模拟等。为了进一步满足生产要求，有必要发展无缆智能化分层注水技术，扩大注入水的波及体积，提高注水驱油效率，实现对注水层的精细控水。

1 技术原理

1.1 无缆智能分注技术

无缆智能分注技术主要由3 部分组成：以INTERNET 远程通讯与数据采集处理软件系统为主体的远程控制操作、数据处理应用平台；以单井控制、数据采集、波码调质解调为主体的地面测控、数据采集、信息转换、数据接收与处理系统；以分层数据采集、数据传送、指令接收处理、自动控制和水嘴水量测控系统为主体的井下智能配水系统。地面远程控制与采集系统原理见图1。

1.2 控制单元主要功能

1）远程控制系统。远程控制系统包括：基地与井口地面通讯连接；远程控制指令发布与传送；远程数据的接收、解码与处理；实时数据分析与解析处理、数据存储和显示；注水井工作状态的实时监控。

2）地面控制系统。地面控制系统包括：井口流量、压力采集传送；井口控制指令接收与执行；注水阀、排空阀开度控制；分层流量数据接收与解码；配水器控制指令转码发送。

2 技术优势

1）简化工艺，降低管理成本。一套装备完成地面数据采集、井下分层数据采集、分层测调、单井流量恒流、恒压控制等功能。全面实现办公室管理模式的水井日常监测管理和动态管理。

2）智能化系统，解决井筒限制。远程控制系统采用人工智能差压式流量与模拟化系统，可以实现地面恒流、地面恒压及井下恒流，稳定可靠，环境影响小；数据远程标定，数据精度高，数据误差低。

3）设备耗能低，保障注水时率。系统采用微电路，电动机及远传数据耗能低，配套电池组总电量为24 Ah，总耗能占总电量的52.65%。井下装置见图2，系统各部分耗能情况见表1。

图2 井下装置

表1 系统各部分耗能情况

4）水嘴多分度，配水简单。多种结构平衡水嘴（图3） 可以满足低载荷、低压耗、多流量需要，同时可以高精度多分度调节，配注更简单。

图3 水嘴结构

3 现场应用

3.1 现场试验

大港南部油田优选G-36 井实施无缆智能分注技术，并完成远程调配水量。测调完成后，配注60/40 m3/d，实注60.5/39.5 m3/d，恒压19 MPa，确定流量为100 m3/d，达到配注量，注水平稳。

远程调配后，测试吸水剖面核实地下水量。测调时，远程调配系统显示瞬时流量60.24/39.6 m3/d，电磁流量显示第一层配水器水量为60 m3/d ；第二层遇阻未测到，经过现场流量计瞬时水量4.15 m3/d核验，第二层配水器水量为40 m3/d，测试结果验证了无缆智能分注远程调配的有效性。

3.2 应用效果

实现从机械式分注到智能调控与实时监测分注突破，生产动态数字化管理，推动地质工程一体化。通过技术信息化、智能化手段，解决测调力量不足问题，提高测调效率及提高注水生产效率，减少测调设备投入；实现注水井分层注水量精细调配及封隔器密封状况监测；实现注入参数实时、连续监测，可为油藏动态调整提供更详实、准确的数据。同时为了完善工艺配套、改进配水器及配套设备，做了以下工作：

1） 改进无缆智能配水器结构，耐压等级由50 MPa 提高至70 MPa，提高工艺适应性。

2）改进水嘴控制机构，水嘴配水开度由16 档增加至48 档，提高配水精度。结合现场实际条件，加强压力信号识别及抗干扰能力，使压力信号波动识别范围由大于或等于5 MPa 降低至大于或等于0.7 MPa，提高技术可靠性。

3）优化完善测调控制技术，井口双阀控制优化为单阀控制，满足安全环保要求。

4） 完善井口配套，将流量计优化为监测装置，井口直观监测分层流量、压力等数据。

4 效益分析

4.1 经济效益

大港南部油田G-36、G92-10 井实施无缆智能效果明显，注水平稳，无需下入测试仪器即可进行远程调控。截至目前，节约测调费用10.8 万元，日增油3.91 t，累计增油665 t，累计创效650 余万元，现场试验效果统计见表2。

表2 现场试验效果统计

4.2 社会效益

无缆智能分注技术工艺自动化程度高，调水方便，不再需要测调车进行水量测调，降低了管理难度及生产护理成本及员工的工作强度，产生了一定的社会效益。同时由于不需要测调仪器进行井下测调，可以消除稠油及高压油藏的限制，为稠油及高压油藏分层注水提供了新的思路。

5 结束语

无缆智能分注技术通过地面发送压力波方式将各层位的配水量以指令形式传递给智能配水器，配水器自动调整水嘴大小，使注水量与预设配水量一致；同时井下智能配水器将压力和流量传至地面进行实时监测、直读与显示。该工艺自动化程度高，无需下入测试仪器即可进行远程调控。该技术能够降低管理成本、减轻员工的劳动强度，具有一定的社会效益，也为油田提质增效、数字化转型奠定了坚实的基础。