分层注水井全电控测试技术完善与应用

分层注水井全电控测试技术完善与应用

张红英  尹广铎  李英

中国石油华北油田二连分公司  内蒙古锡林浩特市  026000

摘要：精细分层注水已成为油田高产稳产的重要技术手段。注水井数和细分层段数逐年增多，常规测调工艺测试能力已达瓶颈，测试工作量、测试效率与注水合格率之间的矛盾日益突出，全电控测试技术可大幅度提高测试效率，但在现场应用过程中工艺成功率不够高。本文介绍了对于全电控测试技术的改进完善，进一步提高技术工艺性能。

关键词：分层注水井；全电控测试技术；完善与应用

1分层注水井全电控测试的应用

1.1判断注水波及方向

在周期注水过程中，当注水量改变后，水井井底流压发生变化，首先影响与水井连通性好的油井压力场变化，其次随着时间的延长，变化的压力场影响范围逐渐扩大，影响到次要波及方向压力场变化，当长时间的水井井底流压变化都无法引起油井压力场变化，则油水井间不连通或连通性差，难以形成有效驱替。以此可以清楚了解到注水主要波及方向和次要波及方向。

1.2计算注水波及距离

当水井从升压变为降压或从降压变为升压过程中，水井井底流压发生的变化在一定时间后必然引起对应油井压力场变化，注水主要波及方向压力响应时间短，次要方向压力响应时间长。根据对应油井压力响应时间以及水井压力传播过程中储层参数，通过压力传播探测半径计算公式，可得到注入水在该油井方向上的波及距离，从而为后续的注水制度调整提供可靠依据。

1.3确定合理注水参数

合理的间注周期和注水量应当既要保证水井停注后油水置换所需的时间，又要保持一定的压力水平使产油量保持相对稳定。若停注时间过短而注水时间过长或注水量过大，使得停注期间高渗层压力下降幅度太小，地层压力升高，从而在第二、第三及后续长周期注水时，多周期注水剩余压力叠加，当压力高于地层破裂压力时，形成动态裂缝，造成油井水淹；若停注时间过长而注水时间短或注水量过小时，注水时，从高渗层进入低渗层的液体减少，停注时，由于生产时间过长，使地层能量不足，从而在第二、第三及后续长周期注水时，地层能量亏空叠加，无法维持油井长期正常生产。据此，注停时间、注水量相对合理时，注水井井底流压各周期注入时升压幅度或是停注时降压幅度应保持平衡，才能保证油井长期稳定生产。当注水井井底流压随周期注水时间的延长，压力变化幅度逐渐减小时，则考虑注水量过大或是停注时间过短，对应油井地层压力逐渐升高，形成高压低产井，若保持注水量不变，根据压力减小幅度的程度适当延长停注时间可控制油井含水率上升速度；当注水井井底流压随周期注水时间的延长，压力变化幅度逐渐增大时，则考虑注水量过小或是停注时间过长，对应油井地层压力逐渐降低，形成低压低产井，若保持注水量不变，根据压力增大幅度的程度适当缩短停注时间可使地层能量得到有效补充。

1.4智能管柱测调数智化技术的技术应用

油田注水井采用注水井智能管柱测调数智技术化，通过传感器对井口进行实时监测和数据采集，对数据进行处理和分析，并将测试结果以图像、表格等形式可视化呈现，大幅提高了测试精度和效率。（１）自动化测试智能系统实现了网络在线调整。预置电缆智能分层注水技术现场试验１１３口井，最高层段数７层，实现了井下流量、压力等参数的远程实时监测与注水量调节，７层段井平均单井测调时间１ｈ以内，每天采集２～１２次数据。（２）自动化数据采集功能。可直观显示相关注水参数及了解分层注水状况。（４）数据处理信息化功能。从水嘴前水嘴后压差及水嘴开度直观判断层段吸水能力。通过连续监测，可得到任意时间段单层段累计注入量，为优化注水方案提供指导；通过监测井下数据，及时发现不合格层段，快速调整层段流量，保证注水合格率长期达标。

2技术完善

全电控测试技术在不增加测试班组数量的情况下实现测试效率的大幅度提高，与常规测试技术相比测试效率可提高30%以上。但全电控测试仪器在现场应用过程中出现的故障问题严重影响现场应用效果。因此，针对各类技术问题提出优化设计方案，进一步提高工艺成功率。

2.1电动验封技术完善

2.1.1泄压机构改进

电动验封仪快速泄压原理是通过电机控制螺杆旋转，带动螺母上行，泄压阀芯随之移动，使地层压力与密封腔体内压力平衡，实现密封胶筒快速解封。但原泄压机构中没有设置限位结构，无法保证泄压阀芯上行距离，容易导致螺杆和螺母损坏，甚至电流过大烧坏电机。改进后增加弹簧限位结构，通过弹簧推压螺母限制泄压阀芯最大上行距离，延长螺杆与螺母使用寿命，降低仪器故障率。

2.1.2离合器梯形螺纹改进

针对现场应用过程中出现由于离合器螺纹旋合异常导致的电动验封仪井下失效问题，将离合器梯形螺纹切入角由90°改为180°，同时通过热处理等措施增加螺纹起始硬度，并将调质处理改为软氮化处理，提高螺纹表面耐磨能力。

2.2电动投捞技术完善

2.2.1投捞臂结构改进

针对电动投捞仪投捞臂传感器软轴弯曲半径小，收拢/放开后发生形变，影响信号传递的问题，将投捞复位弹簧和信号传递软轴外层定向套由不锈钢材质改进为锰钢材质，增加软轴两端距离，增大软轴弯曲半径。同时将感应磁钢由1个增加到3个，适当增加复位弹簧弹力，提高电动投捞仪与堵塞器的对接成功率。

2.2.2导向器结构改进

电动投捞仪在与配水器对接操作中易出现滑层现象，导致电动投捞仪与配水器对接失败。将不锈钢材质扭簧改进为锰钢材质，并在锰钢材质扭簧表面进行镀镍防腐蚀处理，扭簧刚性增强使向外推力增加，重复压缩扭簧张力不会变小。

2.3电动验封测调一体技术完善

2.3.1调节头结构改进

完善调节头结构设计，解决调节头与可调堵塞器打捞头适配性差、对接不好及调节打滑等问题，提高对接和测调成功率。

2.3.2流量计密封结构改进

将流量计顶部的连接方式由密封塞密封芯线方式改进为整体密封，使仪器内部整体密封性更好，牢固性强，芯线不易短路，延长工艺使用寿命。

2.4可人机联作调整或按照方案手动调整分层注水量

采用智能化分层测试技术，通过数字化和智能化技术对井口的管柱进行实时监测和分析，自主识别并排除异常数据，提高测试效率和精度。同时，将测试结果通过信息化方式呈现，提高了数据处理效率和可视化程度。

（１）可实时调整功能。调整目的层段时，可观察其它层段水量、压力变化，根据实际生产情况实时调整控制策略，提高生产效率和产量。

（２）自动化预警功能。利用数智化技术可以实现注水井的自动化预警，当出现异常情况时及时报警并采取相应的措施，超差自动报警功能，可对不合格层段即时调整，保证生产安全和稳定性。

（３）可存储数据功能。测试调整过程、注水参数变化数据记录留痕。

结束语

全电控测试技术主要包括电动验封技术、电动投捞技术和电动验封测调一体技术，可实现分层注水井验封、投捞、测调工作全过程电缆直控、地面直读，大幅度提高测试工作效率。通过优化设计电动验封仪泄压机构结构和密封胶筒形状、调整电动投捞仪投捞臂和对接头尺寸、完善电动验封测调一体仪调节头结构和流量计密封方式，全电控测试技术一次工艺成功率平均提高1.5％。

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