李海波（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

壓電控制開關(guān)找堵水工藝在低效產(chǎn)水井的應(yīng)用

李海波（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

油田開發(fā)進(jìn)入高含水開采階段，高含水井的低效產(chǎn)水始終制約著油田開發(fā)效果，也是影響成本收益的一大問題。采用壓電控制開關(guān)找堵水工藝，目的在于利用這種機(jī)電一體化產(chǎn)品，對(duì)井下不同滲透率的組合層段進(jìn)行分別開關(guān)控制，以實(shí)現(xiàn)在正常生產(chǎn)狀態(tài)下的分層試采（配產(chǎn)）、分層試堵。由于這種工藝是通過接收地面打壓指令進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)井下任意分卡層段的開啟或關(guān)閉，所以具有工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低的一系列特點(diǎn)。另外在井正常生產(chǎn)狀態(tài)下也可獲得任意層段（或組合層段）的產(chǎn)量和含水?dāng)?shù)據(jù)，相當(dāng)于直接進(jìn)行了堵水工藝，所以見效快。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了壓電控制開關(guān)找堵水的實(shí)用性和可靠性，見到了較好的增油降水效果。

高含水井 堵水 控制開關(guān) 增油降水

目前，大慶油田薩中開發(fā)區(qū)綜合含水水平較高，已達(dá)到93%，其中第六油礦含水大于95%的高含水井共328口，占該礦油井井?dāng)?shù)的26.2%。這類井的低效甚至無效產(chǎn)水成為油田開發(fā)急需解決的首要問題之一。

從以往的措施工藝上看，常用的找水工藝為在自噴生產(chǎn)狀態(tài)下井溫法找水及阻抗式過環(huán)空綜合找水，由于自噴生產(chǎn)狀態(tài)與泵抽生產(chǎn)狀態(tài)差別較大，因此找水誤差值也較大。通過環(huán)空找水雖然能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)下測(cè)試，但對(duì)于大泵生產(chǎn)井無法采用。

對(duì)比而言，壓電控制開關(guān)找堵水工藝，作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，不受泵徑等工作參數(shù)限制，可通過地面打壓向井下發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)其開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)井下各分卡層段的開啟、關(guān)閉?？山鉀Q大泵井、電泵井等目前無法在正常生產(chǎn)狀態(tài)下的找水和堵水問題，實(shí)現(xiàn)了在正常泵抽狀態(tài)下獲得任意層段（或組合層段）的產(chǎn)量和含水?dāng)?shù)據(jù)，一趟管柱完成找水和堵水兩項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，工藝簡(jiǎn)單、操作可靠。

由于該技術(shù)能找準(zhǔn)各個(gè)小層的含水，封堵特高含水層，所以在目前測(cè)井找水工藝不能完全滿足治理高含水油井要求的情況下，利用壓電控制開關(guān)找堵水工藝在生產(chǎn)狀態(tài)下分層試采（配產(chǎn)）、分層試堵工藝是非常實(shí)用、可靠的新技術(shù)。通過在第六采油礦對(duì)6口井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了壓電控制開關(guān)找堵水的實(shí)用性和可靠性。

1 壓電控制開關(guān)找堵水技術(shù)原理

壓電控制開關(guān)找堵水技術(shù)通過壓電控制開關(guān)與封隔器的配套使用[1]，組成了所需要的分層采油的工藝管柱。下入的封隔器會(huì)將油層分隔成若干層段，每個(gè)層段內(nèi)下入壓電控制開關(guān)，投送管柱丟手后下泵生產(chǎn)，見圖1。

通過地面打壓向井下壓電控制開關(guān)發(fā)出指令，壓電控制開關(guān)在井下實(shí)現(xiàn)任意層段的開或關(guān)。采取分層試采（配產(chǎn)）、分層試堵的工藝，通過井口計(jì)產(chǎn)和含水化驗(yàn)，判定任意層段在正常泵抽狀態(tài)下的產(chǎn)量和含水?dāng)?shù)據(jù)，找出高含水層位，將其關(guān)閉，使該層不產(chǎn)液，實(shí)現(xiàn)找堵水的目的。

1.1 壓電控制開關(guān)結(jié)構(gòu)原理

壓電控制開關(guān)主要由機(jī)械和電氣兩大部分組成，其中機(jī)械部分包括工作筒、上接頭、下接頭、開關(guān)器等機(jī)構(gòu)；電氣部分包括壓力傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、檢測(cè)電路、電池等組件，見圖2。

壓力傳感器工作時(shí)會(huì)隨時(shí)接收井下的壓力信號(hào)，將信號(hào)傳給集成電路板處理，當(dāng)井口打壓產(chǎn)生的壓力組成了特定的壓力碼時(shí)，即壓力傳感器傳來的信號(hào)為有效命令時(shí)，集成電路板命令微電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)開關(guān)器轉(zhuǎn)動(dòng)，控制開關(guān)器打開或關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)由電池筒供電，壓電控制開關(guān)工具在井下的工作壽命由電池能量決定，正常狀態(tài)時(shí)只有壓力傳感器工作，工作壽命一般為1～2年。

1.2 壓電控制開關(guān)指令設(shè)定方法

首先，壓電控制開關(guān)在集成線路板上會(huì)預(yù)先設(shè)定好開啟或關(guān)閉的壓力碼，之后再將工具下入井內(nèi)。工作時(shí)壓力傳感器每1 min接收一次井下的壓力信號(hào)。

1.3 壓電控制開關(guān)指令工作狀態(tài)設(shè)定方法

壓電控制開關(guān)可通過指令控制過流通道直徑來實(shí)現(xiàn)分層配產(chǎn)的功能，工作時(shí)，如果開啟關(guān)閉命令的時(shí)間間隔為12 min、17 min、2 min、7 min，就可以分別對(duì)應(yīng)地控制過流通道的直徑，分別為φ1.9 mm、φ3.8 mm、全開、關(guān)閉這4種工作狀態(tài)。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

壓電控制開關(guān)找堵水工藝技術(shù)就是通過地面的打壓控制來開啟或關(guān)閉封隔的不同產(chǎn)液層位，實(shí)現(xiàn)分層找水、堵水。為了達(dá)到理想的試驗(yàn)效果，我們嚴(yán)把選井及數(shù)據(jù)對(duì)比分析關(guān)，試驗(yàn)井中5-新19井在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中壓電控制開關(guān)在各層開關(guān)的準(zhǔn)確率達(dá)到100%，為下一步在更多油井實(shí)施及推廣該項(xiàng)技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 試驗(yàn)井的方案制定依據(jù)

2.1.1 從生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)堵水選井的要求，選井時(shí)應(yīng)選擇高產(chǎn)液、低產(chǎn)油、高含水井。而中5-新19井自2001年以來含水上升速度較快，5年的時(shí)間，含水從90.4%上升到了98%，產(chǎn)液量長(zhǎng)期較高，保持在155 t，產(chǎn)油量?jī)H為3 t，各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明該井符合壓電開關(guān)找堵水的選井要求。

2.1.2 從油層發(fā)育條件分析

中5-新19井共射開薩Ⅰ、薩Ⅱ、薩Ⅲ油層組16個(gè)小層，全井砂巖厚度35.3 m，有效厚度24.3 m。參考1999年產(chǎn)液剖面，反映出發(fā)育相對(duì)較好的有效滲透率大于0.5 μm2以上的SⅠ1-2、Ⅰ4+5、SⅡ3-Ⅱ3、SⅡ7-9小層，砂巖厚度19.6 m，有效厚度15.3 m，分別占全井的55.5%和63.0%。

2.1.3 從剖面及連通數(shù)據(jù)分析

產(chǎn)液剖面顯示該井主產(chǎn)液層為：第一主產(chǎn)液層SⅡ7-9，產(chǎn)液55.5 t，占全井的57.4%，含水75.9%；第二主產(chǎn)液層SⅢ8，產(chǎn)液22.4 t，占全井23.2%，含水74.1%。

產(chǎn)液剖面顯示該井高含水層為：第一高含水層SⅠ4+5，產(chǎn)液2.7 t，綜合含水為96.3%；第二高含水層SⅢ3，產(chǎn)液5.7 t，含水78.9%；第三高含水層SⅡ7-9小層，產(chǎn)液55.5 t，含水75.9%。

以上各項(xiàng)資料，為壓電控制開關(guān)找堵水試驗(yàn)的單卡層段的設(shè)定，為該項(xiàng)控水措施的順利進(jìn)行提供了充分有力的依據(jù)。綜合考慮小層產(chǎn)液及含水、滲透率等各項(xiàng)動(dòng)、靜態(tài)參數(shù)，最后將中5-新19井劃分為五個(gè)層段：第一層段SⅠ1-Ⅰ2；第二層段SⅠ4+5；第三層段SⅡ1-2--Ⅱ3；第四層段SⅡ7-9；第五層段SⅡ10—SⅢ8。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

根據(jù)動(dòng)、靜態(tài)地質(zhì)資料分析，將中5-新19井分為5個(gè)層段進(jìn)行找、堵水試驗(yàn)。按照偏Ⅰ、偏Ⅱ、偏Ⅲ、偏Ⅴ、偏Ⅳ進(jìn)行順序合層生產(chǎn)，具體施工工藝為：壓電控制開關(guān)下井前預(yù)先設(shè)定好開啟或關(guān)閉的指令，只有當(dāng)井口打壓產(chǎn)生的壓電信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的指令一致時(shí)，壓電控制開關(guān)才開始動(dòng)作完成開啟或關(guān)閉。每個(gè)層段的壓電碼以時(shí)間間隔加以區(qū)分。

表1 中5-新19井找水結(jié)果

結(jié)合油田井下壓力水平，壓電控制開關(guān)控制壓力一般設(shè)定為大于5 MPa，井口從套管打壓6～7 MPa，穩(wěn)壓3～5 min，泄壓，等待設(shè)置的時(shí)間（壓力碼），打開或關(guān)閉某一層位，間隔2～3 d操作一個(gè)層，打壓操作5次，最后關(guān)閉堵水層位，打開生產(chǎn)層位。

試驗(yàn)對(duì)比情況及找、堵水結(jié)果見表1。

通過預(yù)先設(shè)定的每個(gè)層位的打開、關(guān)閉間隔時(shí)間，明確不同壓電控制開關(guān)壓力碼變化后的生產(chǎn)水平發(fā)現(xiàn)，其各狀態(tài)下的生產(chǎn)水平與前期測(cè)回的環(huán)空測(cè)試資料成果對(duì)比，生產(chǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果是相符的，這樣我們打開1、3、5號(hào)層生產(chǎn)，關(guān)閉2號(hào)、4號(hào)層，開始進(jìn)行堵水。措施前后對(duì)比，日少產(chǎn)液91 t，日增油2.6 t，含水下降了6.3個(gè)百分點(diǎn)，堵水效果較為明顯。

3 試驗(yàn)效果

3.1 增油降水顯著

自2005年11月至2008年，在第六油礦共試驗(yàn)了6口井，措施初期與措施前對(duì)比，平均日降液51.1 t，平均日增油1.2 t，綜合含水下降4.0%。目前與措施前對(duì)比，平均日降液56.2 t，日增油1.0 t，綜合含水下降4.2%，試驗(yàn)效果較好。

3.2 化學(xué)堵水有效期延長(zhǎng)

與以往的化學(xué)堵水相比，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用后有效期得到了延長(zhǎng)。化學(xué)堵水有效周期平均為180 d，而壓電控制開關(guān)找堵水試驗(yàn)每口井有效，平均達(dá)到202 d，最長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)347 d。

3.3 生產(chǎn)層位可適時(shí)調(diào)整

壓電控制開關(guān)找堵水后，可以根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)隨時(shí)打開或關(guān)閉層段，比以往堵水工藝操作更為靈活簡(jiǎn)便，保證了措施效果。例如：中6-斜117井，找水后共分成四個(gè)層段：SⅡ4-Ⅱ5+6（1號(hào)層）、SⅡ13+14（2號(hào)層）、SⅡ15+16（3號(hào)層）、SⅢ1-PⅡ2（4號(hào)層）。措施初期，關(guān)閉2號(hào)層、4號(hào)層，日降液33 t，日降油0.7 t，綜合含水上升0.2%，未見到堵水效果。經(jīng)過重新分析后，決定再次關(guān)閉1號(hào)層，日產(chǎn)液下降到59 t，日產(chǎn)油上升到5.8 t，與措施前對(duì)比，日降液41 t，日增油4.1 t，綜合含水下降8.1%，達(dá)到了增油降水、治理層間矛盾的目的。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

投入資金：常規(guī)措施中，一口井找、堵水作業(yè)施工費(fèi)用按10×104元計(jì)算，6口井為60×104元。

產(chǎn)出效益：6口井有效期內(nèi)累計(jì)增油1713 t，每噸原油扣除成本按1000元計(jì)算，共計(jì)171.3×104元。

投入與產(chǎn)出資金對(duì)比：盈余為161.3×104元。

從節(jié)能降耗方面看，平均每口井日降液56.2 t，減少了低效產(chǎn)水，降低了能耗。

5 結(jié)論

1）壓電控制開關(guān)找、堵水工藝管柱開關(guān)操作簡(jiǎn)單可靠，堵水效果較好，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2）壓電控制開關(guān)作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，工作時(shí)不受泵徑等生產(chǎn)參數(shù)的限制，解決了以往常規(guī)堵水工藝的受限問題。

3）壓電碼的設(shè)定和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施科學(xué)合理，地面命令傳遞到井下執(zhí)行，可以隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)層位，在油田開發(fā)上具有重要意義。

[1]彭占剛.壓電控制開關(guān)找堵水技術(shù)[J].油氣田地面工程,2011,30（2）:26-27.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.008

李海波，1996年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），碩士，油藏工程師，從事油田開發(fā)動(dòng)態(tài)調(diào)整工作，E-mail：lihaibo741116@163.com，地址：黑龍江省大慶油田第一采油廠第六油礦地質(zhì)工藝隊(duì)，163001。

2011-11-04)