艾爾肯·艾拜

【摘要】對于目前智能配水技術，傳統(tǒng)配水器均需要對井下機構實行反復地投撈作業(yè)，這樣不僅會增加工程作業(yè)的成本，同時還很耗時費力，尤其在井下機構結垢和腐蝕以后，使其不能很好地進行投撈作業(yè)，以致于施工周期大延長。本文筆者就某油田所引進的井下壓控開關智能配水技術進行研究和分析，在不動管柱的條件下，在地面上實現(xiàn)開、關井控制和井下調配工作，相對于常規(guī)的分注工藝而言，其能夠有效地減少調試的費用以及投撈水嘴的工作量，具有施工周期短、安全可靠、操控方便以及成本等特點，提高了分注的效果。

【關鍵詞】壓控開關 分注井 智能配水 技術

因井下油套管的質量變差、測試工具老化或者分注斜井的增多等各項因素的影響，導致斜井和老井在進行水量調配的時候，出現(xiàn)遇阻或者遇卡的現(xiàn)象較為頻繁。近年來隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，信息技術的不斷進步，雖然在水井分注工藝上進行了相應的技術改變，并引進了一些新技術和新工藝，但是傳統(tǒng)配水器在進行井下作業(yè)的時候都需要反復進行投撈，這樣不僅會耗時費力，同時還會增加成本，尤其是當井下機構結垢和腐蝕的時候，投撈作業(yè)的不成功時常發(fā)生，導致施工的工期大大延長，對于當前油田建設而言，傳統(tǒng)分層注水已經(jīng)不能對井下機構各層實行精細地配水，為了有效地解決這一問題，通過不斷地調查研究，本文筆者就以某油田的井下壓控開關智能配水技術進行詳細地闡述。

1 壓控開關的概述

1.1 壓控開關的工作原理

壓控開關工作的核心是通過機電一體化以及壓力傳感技術，來測量注水井的井下各層的注水量，針對各層配注的相關要求，對各層的注入量進行調節(jié)。壓控開關的井下工具主要有可調式水嘴、芯片、電動機、電源以及壓力傳感等。其地面部分把井底要設置的孔徑大小壓力碼轉為壓力波動，接著再通過井筒中的相關介質將壓力波動、傳遞到井下的壓力傳感器，通過芯片把壓力傳感器所接收的壓力波動轉化成為孔徑大小的指令傳遞到電動機中，電動機通過帶動傳動裝置來調節(jié)水嘴的孔徑，促使其能夠達到地面上對井下各層配注的需求。

1.2 壓控開關的結構組成

壓控開關主要是由地面電腦軟件的設定裝置和井下的分注工具這兩部分所構成的。

（1）井下分注工具。壓控開關中的井下分注工具主要是由電池、軟件轉換芯片、可調式進水口、壓力傳感接收器、電動機以及電池筒等所組成，其主要如圖一所示。其中可調節(jié)式進水口的主要主要功能就是通過調節(jié)孔徑的大小來控制進水量，以此達到分層配注的目的，在進水筒的外壁上有4個對稱的可調節(jié)式的進水口，調節(jié)進水口孔徑主要是由電動機來完成的，其孔徑的調節(jié)范圍在1—5mm，每調節(jié)一次以后要變動0.3mm。而壓力傳感器主要采用的是硅疊硅隔離膜片技術，這種技術是一種比較復雜的三層半導體工藝相結合的結構，其復雜的物理結構具有很高的可靠性，壓力傳感器的主要功能是用于接受地面壓力的波動，通過井筒中的水將地面壓力波動傳遞到井底中，相對于傳統(tǒng)的工藝而言，其地面信息傳遞到井底不需要電纜。

1.3 該技術的實際應用以及效果分析

在2007年，長慶隴東油田引進了該技術，并在現(xiàn)場進行了實施。在該油田中，有一口一封二級的偏心分層注水井，全井的配注為35 m3/d，其上層的配注為25 m3/d，下層的配注為10 m3/d。在注水井實行檢串作業(yè)的時候，在地面應該把壓控開關設置為關閉的狀態(tài)，再將其放入到井底，同時井下2層的可調水嘴孔設置為0，便于坐封，檢串結束以后，其坐封正常，方可進行現(xiàn)場的調試，通過調試可以發(fā)現(xiàn)分層配注的合格率達到了100%，其調配的過程主要如下：

（1）在地面上把壓控開關臨界的壓力設置為3.0MPa，當注水井油壓表的壓力值大于3.0 MPa的時候，其壓控開關應該默認為高壓；如果油壓表的壓力值小于3.0 MPa的時候，壓力孔開關應該默認為低壓。

（2）在調配分注井的時候，應該從最下層依次地往最上層進行調配，避免打開封隔器的洗井通道。根據(jù)以往的調配經(jīng)驗，把第二層可調水嘴的直徑設置到第8檔，其孔徑值為φ3.0 mm，確保其在可調范圍內(nèi)的中間值。此外，在調配分層注水量的時候，不需要進行動力測試，由技術人員通過流量表、注水閥門以及壓力表一次性完成調配。

圖4 井筒卸壓時的井口流程

（3）具體打碼操作流程主要如下：第一，明確注水井的井口油管和套管的進出口閥是否完好，壓力表和閥組間的水表是否完好；第二，把高壓放空水龍袋接到放空管處，以此確保在進行卸壓的時候，水流能夠及時地排進排污池中，不會污染井場；第三，把閥組之間該單井的注水閥開到最大，并記錄該井在正注的時候油壓表值從0上升到3.0 MPa這一過程所需的時間，再記錄井口壓力從7.0 MPa卸壓到3.0 MPa時所需的時間，井筒在加壓和卸壓的時候，其井口的操作流程主要圖三所示和圖四所示；第四，在井口的第二層中孔徑的初設值為φ3.0 mm，處于第8檔位，接著進行井口打壓，以此類推促使井口的壓力波動值符合壓力碼的標準值。打開第二層水嘴，其孔徑的大小為φ3.0 mm，同時該注水井下層水嘴也已經(jīng)打開，且注水穩(wěn)定以后，套壓為0，油壓為18 MPa，則說明該封隔器坐封完好。第五，調節(jié)下層注水量，其下層的配注為10 m3/d，即為0.42m3/h，在閥組之間對來水閘閥實行調節(jié)，通過其調節(jié)結果，可以發(fā)現(xiàn)水表流量一般穩(wěn)定在0.45 m3/h，即為10.8m3/d，同時井口的油壓值穩(wěn)定為17.5 MPa；第六，在進行打碼的時候，由于上層的吸水性較好，其配注較高，因此，在設置水嘴孔徑的時候，其孔徑初設值為φ3.0 mm，接著在井口依次進行打碼，并向井底傳輸壓力波動，待上層的水嘴打開以后，其套壓就會迅速的上升，油壓則會相應地有所下降，其流量比較大；第七，在調節(jié)上層水量的時候，在閥組之間進行閘閥調節(jié)的時候，把油壓控制在17.5 MPa的范圍內(nèi)，若流量表的水量在穩(wěn)定后其值為1.7 m3/h，即為41 m3/d的時候，說明上層的可調水嘴的直徑過大。第七，把上層的可調水嘴的直徑設置為φ2.7mm的時候，在完成好水嘴直徑調節(jié)后，應進行閘閥的調節(jié)，把油壓控制在17.5 MPa的范圍以內(nèi)，待流量表水量穩(wěn)定后為1.5 m3/h.即為36.2m3/ d，則全井的調配工作完畢。1.4 應用結論

壓控開關工作是一種機電一體化的產(chǎn)品，其壓力傳感器主要是利用介質水來接受地面的信息，完全取代了以往傳統(tǒng)的用電纜進行井下和地面之間信息的聯(lián)系方式，達到了在正常生產(chǎn)狀態(tài)下，可以對高含水油進行堵水或者找水等工藝，其操作具有可靠性和安全性，使用起來也比較方便。同時設定壓力碼和現(xiàn)場施工的科學、合理匹配，將地面的一些有關命令傳遞到井下的壓控開關上，能夠隨時地進行生產(chǎn)層的調整，對于油田的開發(fā)生產(chǎn)有著非常重要的作用。此外，壓控開關能在正常的泵抽狀態(tài)下獲取任意層段的含水數(shù)據(jù)及其產(chǎn)量，在一定程度上能夠解決潛泵井和斜井不能測試等相關問題。

相對于傳統(tǒng)、常規(guī)的分注工藝而言，這種及時有效地降低了投撈水嘴的相關工作量以及其調試費用，解決了在常規(guī)調配中所遇到的儀器“撈不上來、下不去”等各項問題，具有安全可靠、施工周期短、成本低一級操控方便等特點，通過一次管柱來完成井下關井測壓以及分層注水等功能，其調配的范圍較為廣泛，能夠隨意且頻繁地進行操控。油田井下壓控開關智能配水技術在傳統(tǒng)工藝的基礎上進行補充、發(fā)展以及創(chuàng)新，逐漸擴大了其使用的范圍，推動了油田分注工藝的發(fā)展。

參考文獻

[1] 潘宏文，王在強，馬國良等.油田井下壓控開關智能配水技術應用分析[J].石油礦場機械，2008，37（8）：87-90

[2] 齊亞民，樊亞寧，陳磊等.智能壓控開關找堵水技術研究與應用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010，36（8）：162-163

[3] 朱志偉，樊軍，謝媛媛，等.油田井下壓控開關應用與分析[J].機械工程與自動化，2010，（5）：195-196，199

[4] 肖振鋒，袁榮湘，劉曉蕾等.超小型智能復合開關的研制[J].電力自動化設備，2010，30（1）：119-121

[5] 劉揚，晏明晴，杜樹勛等.井下壓控開關配水技術在大港南部油田的試驗[J].石油地質與工程，2009，23（4）：97-98