注水井无级调配测试技术研究与应用

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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net注水井无级调配测试技术研究与应用巨亚锋,王在强,张丽娟,李 明(中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安710021)

摘 要:注水井无级调配测试技术在不改变原注水管柱的基础上,利用井下可调式堵塞器,通过地面电脑控制,实现了测试调配自动同步进行。通过7口井的现场试验及分析评价,表明该工艺具有测调精度高、测调时间短、测试资料准确等特点。关键词:分层注水;测试调配技术;现场试验中图分类号:TE3 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2009)04—0102—04

随着油田开发的不断深入,注水井常规分层测试工艺主要存在如下技术问题:一是注水井数、分注层数逐年增多,测试工作量逐年增大。2001年长庆油田水驱分层注水井数有50多口,预计到2007年底分层注水井数将达到600多口,注水井年测调工作量达到2400井次以上。随着分层井数、配注层段的逐年增加,测试工作量、测试费用逐年递增,给分注工作实施带来一定的难度。二是注水井采用的配套测试调配工艺是水嘴更换和测试工作分别独立进行,需要频繁起下调测工具,调配成功率低,作业时间长,同时水嘴分级调换尺寸,不能满足小水量精确测调要求。三是由于油田开发不断深入,层间矛盾越来越大、井筒状况越来复杂的状况,给分注井的测试调配带来很大的难度,导致注水井测试调配周期长、效率低。为了适应注水开发对分层注水工艺提出的要求,解决常规分层测试存在的问题,试验了无级调配测试技术,实现了测试调配一体化,达到了提高测试效率,缩短测调时间,更好地满足了油田注水开发精细化管理需要。1 工艺原理无级调配测试技术的核心是利用机电一体化技术,实时测量注水井井下各层的注水状况,并根据各层的渗透性能,通过地面控制来调节各层的注入流量。无级调配测试系统采用边测边调的方式进行流量调配和测试。井下测调仪通过电缆下入井中至需要调配的层段定位并坐封,测调仪调节臂与可调节偏心注水堵塞器对接;同时地面监视同步流量曲线,软件根据实时监测到的流量与予设配注量的偏差自动调整可调注水阀的水嘴大小,直到达到予设流量。该层调配完成后,收起调节臂下放/上提至另一需要调配的层段进行调配测试,直至所有层段调配完毕,而后根据层间矛盾的大小适当调整井口压力并对个别层段注入量进行微调,完成全井各层段的调配。最后采用上提/下放方式对全井调配结果进行统一检测[1]。无级调配测试系统如图1所示。 无级调配测试技术创新点主要集中于:在不改变原注水井中偏心配水管柱的结构和井下其他参数的情况下,应用了新型井下可调堵塞器,使得在注水井深处,井下可调堵塞器的定位和调节成为可能,通过地面仪器对井下测调仪的控制,方便地完成当前层的流量测量和对高压注水阀的流量调节,摒弃了原来偏心分注测试工作和更换堵塞器水嘴分别独立进行的方式,将测试和调整结合起来,实现了在一次下井过程中完成井下各层流量测试和目标流量的自动配注任务,从而缩短了现场作业时间,并且大幅度地提高了流量的配注准确度。2 配套系统组成测调技术综合了机电一体化技术、计算机控制技术、通信技术、传感器技术、精密机械传动等技术,由地面控制仪、井下测调仪、流量可调式堵塞器等组成。2.1 地面控制仪2.1.1 组成地面控制部分包括控制箱和便携式电脑。控制箱主要由过流保护、控制线路、信号处理、采集线路、通讯线路以及电缆补偿等组成。2.1.2 主要功能控制箱完成对井下仪器的供电控制、上传信号的处理与采集和井下综合测调仪的通讯。2.2 井下综合测调仪2.2.1 组成

201 西部探矿工程 2009年第4期© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net图1 智能测调系统组成示意图图2 井下综合测调仪实物图1———单芯电缆头接头;2———直流伺服电机;3———调节臂;4———仪器收放机构;5———可调堵塞器对接调节头;6———水流进口;7———流量计;8———水流出口;9———导向机构;

10———下挂重锤接头

井下综合测调仪主要有机械臂、控制部分、测量部分、双盘根测试密封段以及导向机构等组成[2]。井下综合测调仪如图2所示。2.2.2 主要功能地面控制仪根据地面控制仪的指令,完成机械臂的弹开和收回,实现流量大小的调控。2.3 流量可调式堵塞器2.3.1 组成流量可调式堵塞器主要由投捞调节接口、定位结构、可调水嘴以及过滤网等组成[3]。流量可调式堵塞器图3所示。2.3.2 主要功能流量可调式堵塞器是控制水量大小的一个重要部件,和井下综合测调仪实现对接后,完成水嘴大小的调节。3 现场试验及分析评价3.1 试验情况

2007年,在安塞、陇东油田优选了7口偏心分注井进行了无级调配测试技术试验,试验成功率100%,单层测试调配合格率94%。其中,×129-13由于下层吸水性差,导致测试调配不合格,其余6口井测试调配合格。各井现场试验情况见表1。

表1 智能测调技术现场试验情况表井号调配时间(h)井口压力(MPa)层位配注(m3/d)实测(m3/d)偏差(m3/d)备注×2-01612上层2020.70.7合格下层2020.20.2合格×76-86.29.5上层3535.50.5合格下层2524.2-0.8合格×5-1413上层1514.7-0.3合格下层15161合格×4-014.512上层3029.9-0.1合格下层2020.70.7合格×39-2665.9上层1515.30.3合格下层2019.6-0.4合格×72-3458上层2019.1-0.9合格中层1515.50.5合格下层109.1-0.9合格×129-134.510.3上层2020.20.2合格中层1516.11.1合格下层208.3-11.7不合格

3.2 单井试验情况×2-01是一封两级偏心分注井,偏1配注20m

3

/

3012009年第4期 西部探矿工程 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net图3 可调式堵塞器结构示意图1-投捞调节接口;2-定位机构;3-“O”形圈;4-出水口;5-滤网

犱,偏2配注20m

3

/d。该井测试调配较为顺利,试验大

约进行了6h调配合格,调配结果:井口压力12MPa,全井水量42m

3/d,上配20.7m3/d,下配20.7m3

/d。调配

过程如下:

在仪器下到注水层位后,判断各层的吸水量后,分别在升压,标准点,降压点,再降压点录取资料:每个压力点,从偏2开始,测试压力流量并记录,大约记录五六分钟,结束偏2的记录,停止测试;上提仪器到偏1,再测试压力流量并记录五六分钟,结束偏2的记录,停止测试;依次完成每个压力点的资料录取。该井分层测试成果如表2所示、流量测试卡片如图4、5、6、7所示,测试指示曲线如图8所示。

表2 ×2-01井分层测试成果表升压点调配点第一降压点第二降压点视流压(MPa)水量(m3/d)视流压(MPa)水量(m3/d)视流压(MPa)水量(m3/d)视流压(MPa)水量

(m3/d)28.0122.727.7420.727.5415.827.431428.1425.727.8720.227.7812.727.725.3油压水量油压水量油压水量油压水量15.250154214.83014.620

图4 ×2-01井第一次分层测试流量卡片3.3 试验情况分析评价

图5 ×2-01井第二次分层测试流量卡片图6 ×2-01井第三次分层测试流量卡片图7 ×2-01井第四次分层测试流量卡片3.3.1 测试时间由7口井试验情况来看,单井平均测试时间在5h

内,而常规的测试工艺平均测调1口井需要2~3d,显然,无级调配测试技术效率高较高,缩短了测调时间,同时降低了劳动强度。3.3.2 测试精度

401 西部探矿工程 2009年第4期© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net图8 ×2-01井测调仪测试指示曲线 7口井实测日注入量与地质日配注量偏差最大为1.1m3/d内,最小偏差达到了0.1m3/d,可见无级调配测试技术具有测试精度高的特点。3.3.3 测试资料无级调配测试技术测试资料与常规测试资料相比,具有如下特点:一是保持“两个不变”。即测试成果表输出格式不变。测试卡片内容不变;二是增加了“两项内容”。即增加层段吸水指数曲线和全井吸水指数曲线;三是存在“两相差别”。即智能测试技术采用破裂压力和正常注水压力下的最大吸水量表示层段吸水能力,常规测试采用压力和水嘴大小表示层段吸水能力;无级调配测试技术通过实际测试数据表形成测试曲线,常规测试通过在测试曲线上取点生成测试成果表。3.3.4 测试技术对比对常规偏心分注测试调配技术和无级调配测试技术,从测试方面与堵塞器方面进行对比分析(见表3)。

表3 常规偏心测试调配技术和无级调配测试技术比照类别配水器测试方面堵塞器仪器工作效率下井次数数据录取投捞更换水嘴常规调配技术偏心流量测试、水嘴更换分开平均2-3个工作日/单井频繁回放频繁投捞分级调换

无级调配测试技术偏心测试、调节联动平均1个工作日/单井一次投入直读一次投入一次投入、连续可调

通过对比分析看出,无级调配测试技术较好的解决了偏心分注测试调配技术测调时间长、多次投捞易卡阻等问题,具有测试数据直读性、精度高的特点,是对偏心测调技术的发展和完善。4 结论(1)分注井无级调配测试技术相比传统调配工艺具有劳动强度低,调配周期短,更换周期长,测试质量高等特点,可以在地面直读测试数据,更加直观地分析注水层吸水情况,为进一步实现油田开发良性循环拓展了空间。(2)该技术克服了常规偏心分层注水测试调配工艺中存在的问题,井下管柱构成、标准的执行、测试投捞工艺技术和测试数据的管理等方面与原有的偏心技术基本相同,易于大面积推广应用,将为油田的注水开发提供新的技术思路。

参考文献:

[1] 王中国,等.一种油田分层注水流量测试与调整方法[R].发明专利申请公开说明书,2005,3,30.

[2] 吴奇.井下作业工程师手册[M].北京:石油工业出版社,2002,9:4012403.[3] 罗英俊,万仁溥,著.采油技术手册[M].北京:石油工业出版社,2004:7112715.