油井多级存储式分层配产工具应用

吴 海，王龙军，张伟东，张 宁

（延长油田股份有限公司 靖边采油厂，陕西 榆林 718500）

石油天然气的勘探开发需要建立在一定经济利益之上的。而石油作为国家战略资源和工业的血液必须保持一定供给。我国70%原油依赖进口，如何在低油价常态化和疫情低迷经济前提下进行降本增效是各大油田研究的主观方向。在采油工程领域，进行三次采油的配套工具研发能解决我国大多数油田高含水、低采收率的问题。本文基于注水开发中所涉及的层间矛盾判断不利、地层压力数据不清、分层配产井下作业成本高等现实问题提出油井多级存储式分层配产工具的研发思路。提升行业引领力。

采油测井仪器在近80年的时间内，经历了从机械测井、半自动测井到自动化测井的发展历程。现代采用测井仪器在解决油气矿产勘探、开采、工程检测等问题的能力越来越强。随着传感技术和电子技术的高速发展，人们在测井仪器开发中，突破了常规电缆测井的思维而采用存储式仪器解决一些困难条件下的测井问题，目前国内外公司开发的生产测井仪器无一例外，既有常规电缆式又有存储式的“双制式”测井仪。根据室内验证结论验证了存储式分层配产工作筒性能的可靠性，对比有缆式工作筒，存储式工作筒具有体积小、功耗低、成本低和可靠性高的优点。

1 分层配产工程意义

随着我国传统老区油气田勘探开发，大多采油厂已经进入三次采油阶段，在大庆、胜利、克拉玛依等大型油田都相继出现了产量衰减，采收率降低的情况。在油价较低，开采成本持续攀高的当下，急需能兼顾地下流体压力、温度、含水、流量等信息的准确性采集并配合动态经济的分层配产一体化工具。而存储式分层配产工作筒的研制与开发就是最佳解决方案。收集当前石油天然气领域，多参数产液剖面测试仪、井下智能采油开关、存储式找水仪等采油井测试方面的多种常用仪器，在原理清晰前提下进行存储式分层配产工作筒的主要技术优势对比，如表1所示。

表1 技术特点对比Tab.1 Comparison of technical features

传统工具在套管变形、不明井况以及斜井工况下不能工作，甚至出现仪器卡井、落物等复杂故障。所以运用一体化多级存储式分层配产工作筒能在一次性井下作业前提下和油管、封隔器等工具连接式下入，在自动化数据帮助下实现井下油嘴的动态开关调整，实现测试本层恢复压，提高单井采收率。

2 仪器研发

存储式分层配产工具主要外观为圆柱形标准扣工作筒，其尺寸能根据井况定制。但是需要和封隔器配合使用。仪器与油管连接，可以进行一定程度的弯曲，并在各个产液层安装仪器，各层间用封隔器分开，实现单层产液测试。预先设置好采样间隔与油嘴开关时间表，在仪器油嘴打开时，测量单产液层的流量、含水、管内、管外压力、温度等参数，完成产液测试后仪器油嘴关闭，测试单层恢复压。仪器使用电池供电，数据通过硬件存储，可选电缆指挥。但通常是将测试的数据存储在仪器内部，待测试完成后取出仪器，在电脑上进行回放分析。

3 应用

在实际应用上，油井多级存储式分层配产工具在不同区块使用效果和情况不同，现在某油田多个采油厂进行大规模部署，已运用153井次。其中开启方式有压电控制开关分层配产方式、预置电缆多级流量控制方式、过环空测调控一体化分层配产形式。实现了单井平均日降液25.86 m，平均单井增油0.44 t，含水率下降明显。具体运用优势如下：

（1）综合提高堵水成功率，实现了具体层位的便携式调整，在常规堵水工艺帮助下提升生产判别能力，解决历史遗留问题如表2所示。现对研究区杏X井堵水多次调整情况进行比对。

表2 杏X井分层调控稳定数据监测表Tab.2 Monitoring table of layered regulation and stability data of Well Xing X

通过表2可以看出，堵水2、4层后液量及含水明显下降。并且测定得出不同1～4层的出力状况，帮助调剖调水。通过数据可以得出4小层出液量最大，产液量高达30.9 t/d，但含水液高达98.26%。在封堵其他层位后测定4小层生产压力达3.56 MPa，生产憋压情况适中。而单独关闭4小层，开启1～3小层后，4小层压力可达12.32 MPa，与单独开启状态时相差8.76 MPa，与全部层位打开时的4.91 MPa相差7.41 MPa。由此可见，井下多级存储式分层配产工具密封性能良好，配产工作合理，能充分适应不同井况下的综合要求。

（2）综合控制各层流压，达到中长期生产动态调整，充分发挥地层剩余压力，便于油水井动态变化调整，如表3所示。

表3 杏9井区分层调控稳定数据监测表Tab.3 Monitoring table of layered regulation and stability data in Well Xing 9 block

对杏9井区独立断层分割的低产井进行统一工具措施作业，并进行分层配产。通过已知数据可得：第2、第4小层含水率最高分别达到95.6%和98.1%，而开启3小层后全井产油高达1.41 t/d，含水率仅为81.9%，判定4小层排采条件最佳。在进行各层位压力比对后，可见4小层单独开启时压力高达4.88 MPa而单独憋压时进行3小层配产时4小层可憋压至11.35 MPa，更能反映4小层地层剩余压力大，增产潜力高。后续可以进行不同层位的间歇性配产以至于降低含水百分率，最大化进行开采。而通过油水界面的预测，可以将不同层位的年度压力数据和含水百分比进行类比分析，将油水井的作用率和连通程度进行数据规则化运用，实现分层配产工具的辅助性测控数据收集。当前研究区已经进行了自动化部署，充分收集数据传输至大数据平台，实现数据及采及用。

（3）规避判断高含水层，合理配产，缓解平面矛盾。原始的调剖调参手段过于单一，大多运用较为原始的油水界面估算法和年度压力测试进行单一摸索，准确度低，井下作业下封隔器成本高。所以运用分层配产工具结合传统的阻抗式含水率仪在电控方式下完成油管内单卡集流含水数据测试，能提高施工时效，降低数据误差。将含水情况进行3%误差下的校准，达到动态调控的目的。例如在研究区杏9-3-131井组中多维导向下的数据不能直接证明几口井层位的连通情况，更不能判定渗透流道规模。而通过多级存储式分层配产工具可以清晰的得出杏9-丁4-126井与采取细分措施水井杏 9-3-131井层位对应情况如图1所示。单口油井的邻边三口水井连通数据能充分得出小层1、3为主要注水通道，流到驱替方向明显。而小层2、4因为流道流速和方向的不同，判定为主要产液层。通过数据报表的判定，结合前文实验数据进一步断定下步综合调控措施如下：①核算第3小层含水最低（81.9%），全开压力4.81 MPa。生产时采取充分开启的举措，对应进行提水作业；②核算第4小层综合产液量（12.4 t/d）和含水量最高（98.1%），所以该小层需要进行动态调整，对应的注水层段展示不变，但需要长效数据监控；③剩余的小层1、2在产量合规前提下进行临时性封堵，确保地层压力弹性保存，为后续的能量接替做好准备。

图1 配产油井与细分水井层位对应图Fig.1 Layer correspondence between production allocation wells and subdivision wells

通过现场不同工况下的测试运用，综合判定存储式分层配产工作筒是集井下采油开关与存储式找水仪于一体，能实现油嘴开度调节、防砂处理、准确的测量流量以及含水，并能测试内外压力实现验封功能、并能测量温度信息。油嘴开关既能通过时序进行控制也可以通过打压脉冲进行控制，实现用户不同的需求。在测试过程中将所有数据存储在仪器内部，待测试完成后取出仪器，将测量数据在电脑上进行回放进行结果分析，对井况以及相应的信息能够及时准确掌握。

4 结语

（1）在实际应用上，油井多级存储式分层配产工具能大大缩短井下作业进行层位调整的误工时间。综合提高堵水成功率，实现了具体层位的便携式调整，在常规堵水工艺帮助下提升生产判别能力，解决历史遗留问题；综合控制各层流压，达到中长期生产动态调整，充分发挥地层剩余压力，便于油水井动态变化调整；规避判断高含水层，合理配产，缓解了平面矛盾；

（2）在复杂井况下长时间使用可能存在以下不足：若砂卡可能会影响活塞运动和流量的测量带来不确定因素；为了提高注水开发效益，实现精细注水，拟对注水区域开展分层产液试验，通过存储式分层配产工作筒，连接油管与封隔器实现油井分层产液的流量、含水、温度、管内外压力的有效测试。通过时序定时或压力脉冲控制油嘴开关操作来实现分层采油。当油嘴关闭后可测量地层恢复压力。存储式分层配产工作筒采用机电一体化结构，集成产液测试与油嘴开关为一体，实现分层产液的精确测量同时可实现分层配产，可以有效提高产液效率，降低成本。