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）

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，對井下不同滲透率的組合層段進(jìn)行分別開關(guān)控制，以實現(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)動作，實現(xiàn)井下任意分卡層段的開啟或關(guān)閉，所以具有工藝簡單、費用低的一系列特點。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)場試驗，驗證了壓電控制開關(guān)找堵水的實用性和可靠性，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)下測試，但對于大泵生產(chǎn)井無法采用。

對比而言，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)出指令實現(xiàn)其開關(guān)動作，實現(xiàn)井下各分卡層段的開啟、關(guān)閉。可解決大泵井、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生產(chǎn)任務(wù)，工藝簡單、操作可靠。

由于該技術(shù)能找準(zhǔn)各個小層的含水，封堵特高含水層，所以在目前測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用、可靠的新技術(shù)。通過在第六采油礦對6口井進(jìn)行現(xiàn)場試驗，驗證了壓電控制開關(guān)找堵水的實用性和可靠性。

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。下入的封隔器會將油層分隔成若干層段，每個層段內(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，通過井口計產(chǎn)和含水化驗，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)存儲器、檢測電路、電池等組件，見圖2。

壓力傳感器工作時會隨時接收井下的壓力信號，將信號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，即壓力傳感器傳來的信號為有效命令時，集成電路板命令微電動機(jī)帶動開關(guān)器轉(zhuǎn)動，控制開關(guān)器打開或關(guān)閉。整個系統(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)。工作時壓力傳感器每1 min接收一次井下的壓力信號。

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現(xiàn)分層配產(chǎn)的功能，工作時，如果開啟關(guān)閉命令的時間間隔為12 min、17 min、2 min、7 min，就可以分別對應(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)場試驗

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，實現(xiàn)分層找水、堵水。為了達(dá)到理想的試驗效果，我們嚴(yán)把選井及數(shù)據(jù)對比分析關(guān)，試驗井中5-新19井在現(xiàn)場應(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施及推廣該項技術(shù)打下了堅實基礎(chǔ)。

2.1 試驗井的方案制定依據(jù)

2.1.1 從生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)堵水選井的要求，選井時應(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年的時間，含水從90.4%上升到了98%，產(chǎn)液量長期較高，保持在155 t，產(chǎn)油量僅為3 t，各項生產(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%。

以上各項資料，為壓電控制開關(guān)找堵水試驗的單卡層段的設(shè)定，為該項控水措施的順利進(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、滲透率等各項動、靜態(tài)參數(shù)，最后將中5-新19井劃分為五個層段：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)場試驗情況

根據(jù)動、靜態(tài)地質(zhì)資料分析，將中5-新19井分為5個層段進(jìn)行找、堵水試驗。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)生的壓電信號與預(yù)先設(shè)定的指令一致時，壓電控制開關(guān)才開始動作完成開啟或關(guān)閉。每個層段的壓電碼以時間間隔加以區(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)置的時間（壓力碼），打開或關(guān)閉某一層位，間隔2～3 d操作一個層，打壓操作5次，最后關(guān)閉堵水層位，打開生產(chǎn)層位。

試驗對比情況及找、堵水結(jié)果見表1。

通過預(yù)先設(shè)定的每個層位的打開、關(guān)閉間隔時間，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)水平與前期測回的環(huán)空測試資料成果對比，生產(chǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果是相符的，這樣我們打開1、3、5號層生產(chǎn)，關(guān)閉2號、4號層，開始進(jìn)行堵水。措施前后對比，日少產(chǎn)液91 t，日增油2.6 t，含水下降了6.3個百分點，堵水效果較為明顯。

3 試驗效果

3.1 增油降水顯著

自2005年11月至2008年，在第六油礦共試驗了6口井，措施初期與措施前對比，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%，試驗效果較好。

3.2 化學(xué)堵水有效期延長

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

3.3 生產(chǎn)層位可適時調(diào)整

壓電控制開關(guān)找堵水后，可以根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)隨時打開或關(guān)閉層段，比以往堵水工藝操作更為靈活簡便，保證了措施效果。例如：中6-斜117井，找水后共分成四個層段：SⅡ4-Ⅱ5+6（1號層）、SⅡ13+14（2號層）、SⅡ15+16（3號層）、SⅢ1-PⅡ2（4號層）。措施初期，關(guān)閉2號層、4號層，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)效益評價

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

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

投入與產(chǎn)出資金對比：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)操作簡單可靠，堵水效果較好，達(dá)到了試驗?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)場實施科學(xué)合理，地面命令傳遞到井下執(zhí)行，可以隨時調(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)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京），碩士，油藏工程師，從事油田開發(fā)動態(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，163001。

2011-11-04)