海上油田电控智能控水采油工具研制及性能评价

为了解决渤海油田高含水阶段生产井分层控水采油难题,提高生产井的稳油开发效果,研制了电控智能控水采油工具。工具采用单芯电缆实现井下供电和通讯,设计采用多测试通道并列结构,配备流量、含水率、温度和压力实时测试功能;采用超声波时差法测量单层产液量,采用射频法测量单层产液含水率,能够根据各层含水情况进行实时控制,实现生产井生产时的控水稳油。工具性能试验结果表明,电控智能控水采油工具在60 MPa压力下密封性能可靠,120 ℃温度下工作正常,含水率测量范围0~100％,在流量高时流量测量精度高,满足海上油田现场应用要求。电控智能控水采油工具为海上生产井实现分层采油、高效稳产开发提供了新的控水工具,也为下一步海上油田现场应用奠定了技术基础。      

海上油田液控智能采油工艺研究

海上油田开发以水平井大斜度井居多,开发井层数多,层间矛盾大。针对目前开发方式无法实现对油层进行精细开采的现状,提出了海上油田液控智能采油工艺技术。该工艺利用八挡位井下液压滑套配合液压解码器可以实现多层的精细开采,同时设计的水嘴结构可以实现多层流量精细的调节与大产液量的调节。井下液压解码器利用排列组合的原理,在降低管线数量的同时,实现了井下层位的选择与高压控制液引导,并通过计算管线摩阻,为现场管线的选择提供了理论支撑。试验结果表明:油嘴结构可以实现0~800 m 3/d的精细调节;井下液压滑套换向功能可靠,换向压力稳定在2 MPa左右,可实现0~2800 m 3/d的产量调节。该工艺不受水深和井斜等限制,最多实现了6层井的精细开采,提高了作业效率,可为海上油田精细化开采提供技术保障,同时也可为深水油田的开发提供技术储备。     

液控注水阀水嘴流量特性仿真与试验研究

液控注水阀作为液控智能注水工艺的核心部件,其水嘴结构尺寸设计关系到注入流量调节的精细程度。通过理论计算、有限元分析及试验研究,对液控注水阀的流量-压差关系曲线进行分析,得到精确的流量-压差关系模板。在液控注水阀8个挡位结构的前提下,得到液控注水阀水嘴直径的优化设计方案,实现单层注入流量0～600 m³/d的精细调节,满足油藏开发需求。研究结果为液控分层注水工艺的开发,以及液控注水阀的设计提供理论依据。     

海上油田井下液控解码技术

海上油田开发以水平井大斜度井居多,开发井层数多,层间矛盾大,需要对层间生产动态进行实时控制。井下液压分层控制方式具有可靠性高、动作力大的特点,但受管线数量影响,工艺适用层数受限。通过井下解码技术减少了多层控制管线数量,提高液控工艺适用性。研制的井下解码器采用滑阀结构形式,通过不同管线压力序列,实现了层位的识别和压力液的引导,利用3条管线可以实现井下6个层位的控制,满足了分层精细化控制的需求。实验结果表明,在指定的管线接入顺序下,解码器只能在指定的压力序列下打开,保证层间互不干扰。同时对液压油传导时间进行了实验验证,在20 ℃环境下,采用壳牌得力士22号液压油,在3 000 m长,直径6.35 mm液控管线中,5 MPa液压油传导至末端时间约为240 s,为井下液控滑套的控制提供了理论基础。     

大庆油田缆控智能分注技术工艺优化

缆控智能分注工艺实现了井下参数的连续监测和实时测调,为油藏分析提供充足数据,但由于井下工具涉及多学科应用且工艺复杂,前期现场试验过程中发现,缆控智能分注井运行2年以上井数占比仅为51.9%,无法满足规模应用需求。通过对前期试验井进行故障分析,找到影响工艺可靠性的关键因素,针对主要问题对缆控智能配水器流量控制阀、电缆密封连接工艺以及过电缆封隔器洗井阀结构进行了改进和优化;实现了缆控智能配水器流量控制阀10 MPa压差下顺利开关,漏失量小于1 m3/d;电缆与缆控智能配水器连接密封可靠,电缆可从过电缆封隔器上、下接头顺利穿过。工艺技术优化与完善后截至2022年4月,现场试验223口井,运行2年以上井数占比由原来的56.1%提高到91.9%。优化后的缆控智能分注工艺,可靠性得到提升,为该技术在油田开展规模化应用奠定基础。     

智能完井井下智能滑套位移监测系统研制

针对我国油气田液控式智能滑套技术存在缺陷、严重制约其应用与推广的问题，研制了一种可以实现滑套位移精准测量的监测系统，并进行了工程样机研制及现场试验。该监测系统根据非接触式线性可变差动变压器式监测原理设计。研究与试验结果表明：该监测系统实现了液控式井下智能滑套开度精准监测，使液控式智能完井可以对井下智能闭环调控产量精准控制；监测系统采用同心线性结构，可以与现有的液控式智能滑套连接，无需对现有滑套进行结构修改；可以使液控式井下流量控制阀省去J形槽往复式机械定位机构，简化了地面液压控制操作流程；滑套位移监测精准，单芯电缆信号传输稳定。所得结论可为实现完井井下滑套闭环智能控制提供技术支撑。     

液控式井下流量控制阀研制与应用

普通分层开采和分层注水管柱存在换层效果不明确、水层流量控制难等问题。为了实现油井的有效分层开采和大斜度水井精细分层注水,研制了液控式井下流量控制阀。通过控制管线的压力来控制活塞的开度,实现流量调节。单向阀可有效阻止水层液体混合泥沙涌进流量控制阀体内。现场应用12井次,其中油井4井次,水井8井次,作业一次性成功率100%。油井实现分层开采,平均单井日增油6.8t;水井实现精细注入,层段合格率达到100%。     

智能井技术

智能井就是在井中安装了可获得井下油气生产信息的传感器、数据传输系统和控制设备，并可在地面进行数据收集和决策分析的井。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的。智能井系统的主要部件包括：1）流动控制装置，通常是控制流体流出／入油藏的水力内部控制阀；2）直通层间隔离封隔器，使水力控制管线和地下控制阀连通；3）井下传感器，向地面提供压力、温度和流量数据；4）控制系统，包括水力／电力地面系统，用以监测和控制地面条件。     

智能井多档位液控阀结构优化设计

多档位液控阀是井下智能分采技术的核心关键工具,其性能优劣直接影响分采井产能。分析并优选了智能井多档位液控阀的直接液力控制、微型液力解码器控制和数字液力解码器控制3种液控方案,优化液控阀换档控制机构及密封方式,最后通过高温高压井况模拟试验,验证智能井多档位液控阀在实际井况下的工具性能。结果表明:数字液力解码器控制阀可在有限空间内实现较少管线对多目标层位的有效控制,且具有操作简单、作业风险低的优势;液控阀换档控制机构从直线型设计优化为旋转换档型设计,可实现对排量的精细调控;采用不祼T形密封结构,可有效降低井内液体对胶件的冲击,保证液压控制阀的长期密封性;多档位液控阀在高温高压条件下的导向、换档、限位、开度调控等功能良好,能够满足现场使用。本文研究对智能井多档位液控阀的进一步优化及现场应用具有一定指导意义。     

水平井缆控分层采油及测试一体化工艺

针对目前控水技术无法长期有效控水,造成重复施工等问题,研制了测控一体配产器,操作地面工控机对各层配产器的阀门开度进行分别控制,连续监测分层流量、压力、温度等数据,实现不动管柱随产随测、随测随调的分层采油。通过设计优选小直径井下配套工具及水平段电缆保护措施,优化工艺管柱实现防卡解卡,形成了水平井电缆直控式分层采油及测试一体化工艺。现场4口井试验,管柱顺利下入,获取了分层压力、流量等资料,4口井平均日产液2.0 t,日产油0.5 t,累计增油123.0 t,累计降液1 900.0 m~3。该工艺操作简单,可提高水平井工作效率,对水平井控水提供技术借鉴。