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。     

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。     

液控智能分采技术及其在渤海油田的应用

为了满足海上水平井和大斜度井分层开采控制需求，实现远程智能分采和不动管柱分层调配、酸化、测试测压等目的，通过多级智能流量控制阀、多孔穿越过电缆封隔器、可穿越式定位密封、可穿越式隔离密封、多线缆保护器及地面控制系统等关键工具研发或优化，创新形成了液控智能分采工艺管柱和技术。该技术通过地面控制系统远程控制N+1根液控管线，实现井下N个生产层位的生产调节和控制，适用于垂深4 000 m、分层数6层以内的油井分采控制，满足水平井、大斜度井和深井不动管柱调配需求。渤海C油田C19井的现场应用结果表明，该技术解决了C19井3个开发层位之间流体性质差异大、层间矛盾突出等问题，投产产量达到配产要求。该技术实现了水平井和大斜度井的分层开采与控制，为渤海油田剩余油挖潜提供了更多的技术手段。     

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%。     

海上油田电控液驱分层注采系统研究

为保障精细分层开采工艺可靠性及实现井下参数的测试,根据电控设备快速、集成化及液压设备稳定性好、扭矩大的特点,开发了一种电控液驱分层注采控制系统。详细阐述了控制系统、电控解码监测装置与液压驱动多级滑套等重要部件的工作原理、结构组成及技术特点,进行了电控液驱分层注采现场选井设计。研究结果表明：该控制系统实现了井下大于6层注采层位快速、可靠的控制及参数监测;电控解码监测装置解码响应时间由纯液控的5 min降至毫秒级,单层液控滑套的调整时间由20 min缩短至1 min以内;设计的液压驱动多级滑套采用旋转换挡形式,可以实现8个开度的精细调节,配注量最大误差为5%。研究结论可以为油藏开发决策提供技术参考。     

智能完井井下液压控制系统关键技术研究

智能完井系统通过传感器和地层滑套开关实现了对产液层的监测和控制,对油层实现了多层合采、层间优化、单采等多种模式的切换。介绍了国际上通用的智能完井井下液压控制系统,并结合分层开采智能完井的技术要求,提出了一套智能完井井下流量控制解码器的设计方案,通过操纵井下多目的层滑套的开关从而实现分层选择和控制。设计的数字液力解码器利用3条液压管线可实现最多6个生产层滑套的控制。该方案简化了现场安装液控管线的操作,有助于推动智能井配套工具的标准化。     

智能完井用井下液控多级流量控制阀研究

井下流量控制阀是智能井实现智能开采的核心工具,在介绍液控光纤监测型智能完井系统IC-Riped所使用的井下液控多级流量控制阀结构和工作原理基础上,对控制阀在3 000 m长6.35 mm液控管线驱动下的操控及运动进行了分析,包括控制阀运行压力、进油流量、回油流量和动作时间等参数的变化。通过试验数据和理论推导分析了管线压力损失Δp的影响因素,结果表明液压油在管线中的流动可近似为层流,得到Δp与进油流量Q的定量关系,两者近似呈线性关系。这些数据和分析为实现控制阀井下精确控制提供了扎实的试验和理论支撑,并为完井井下流量控制系统的优化提供了依据。     

一种新型油井智能分层开采与测试技术

介绍一种油气田开发过程中,油井正常生产状态下,运用井下智能开关器对油井进行分层开采、分层测试、堵水调层及任意层多层合采的工艺技术。该技术主要由智能开关器和智能分层开采及遥控调层工艺两部分组成。分层开采管柱采用丢手方式或整体管柱下入井中,用封隔器将井下各层位封隔,管柱上对应的每一个目的层位安装一套智能开关器,智能开关器能够按照预先设定的时序,或根据地面遥控发送编码指令工作,打开或关闭层位的进液通道,实现油井的分层测试、分层开采、堵水调层及任意层多层合采,同时开关器内置或外挂的压力仪还可获得油层的压力恢复和压力降落曲线。     

渤海油田液压控制智能分注优化关键技术

针对渤海油田常规液压控制智能分层注水技术调配精度低、分注层数少、不能满足小眼井应用需求和无法实时监测井下注水情况等问题,开展了数字解码器研制、井下流量控制阀调节级数优化、配套大排量涡街流量计和分层调配方案设计等技术研究,形成了渤海油田液压控制智能分注优化关键技术.优化后,最大分注层数达到6层,不同规格流量控制阀的调节级...     

油井分层测试技术的研究与应用

随着油田开发的深入,油井采用多层合采的采油方式使得层间矛盾日益突出,产生分层注水困难、高压层遏制相对低压层产出等副作用,常规笼统压力测试结果是各层的综合结果,不能解释分层参数,制约了各种措施的增产效果,现有油井测试技术受工艺和油田井况限制,无法推广应用。为此,开展了油井分层测试技术和相关配套工具研究,设计了满足不同地质要求的分层测试管柱,研发了压力计托筒、智能开关和智能多参数仪等井下测试工具。初步形成了3种测试技术:分层卡封静压测试技术可以准确得到各小段地层静压、温度及其变化情况,量化层间矛盾,指导下步开发措施;分层压力恢复测试技术在不影响油井生产的条件下,井下关井测试单层段压力恢复,可直接得到单层段静压和生产流压,还可对单层段压力恢复资料进行试井解释;智能多参数分层测试技术可实现分层压力恢复测试技术的全部功能,还可以得到产液剖面数据以及单层段采油曲线,为后续的选泵及提液等措施提供指导意见。这3种测试技术基本满足油田分层测试需求。     

智能井井下液压控制信号传输特性研究

液压控制的智能井系统通过长达数千米的液压管线向井下传送液压控制信号和动力,选择目的层层位和控制流量。向井下传送液压控制信号时,受传输介质和细长液压管线的影响,液压控制信号的传输速度、强度和形态都会发生衰减和扭曲,难以被井下设备识别。为对井下执行器进行可靠的控制,讨论了液压控制信号的传输速度、井眼温度沿深度方向变化对传输介质黏度的影响;分析了井口压力向井下传播时压力与时间的变化关系、地面液压控制信号传到井下时的形态变化、同时施加液压控制信号和液压动力信号时的传输特性,以及有无阻力状态下开启井下滑套时控制压力的变化;再考虑管线内径、加压方式、井眼环境、液压油黏度等对上述传输特性的影响,得出液压控制压力应大于5 MPa、3 000 m深水井中井下液压信号传输时间约为25 min等定量评估结论。研究结论可为开展井下液压控制提供理论参考。      

管外缆控式智能分注技术

华北油田油藏埋藏深、注水井井温高、层间注水压差大等问题,严重制约了现阶段分层注水技术的发展。针对当前分注工艺与生产需求之间的矛盾,以管外缆控式智能分注技术作为主体,开展了新一代分层注水技术研究。通过对井下智能配水器优化设计,提高了电控智能配水器耐温、承压等关键指标;以深斜井多级多段分注技术为基础,形成了过电缆套保封隔器、过电缆逐级解封封隔器等缆控式智能分注工具系列,井下工具可靠性大幅提高,施工成功率达100%。该技术从根本上改变了分注井测调方式,无需测试车辆和人员现场操作,可远程控制分注井进行验封测调,降低生产成本投入;层段注入量自动调整、生产动态实时监测及层段配注远程调整等功能,为油藏精细分析及生产动态调整提供了数据和技术支持,实现了有效注水、精细注水,有助于提高水驱开发效果。     

智能井用管线切割工具设计

采用智能完井技术的油井,修井周期长,长年生产的井中积累较多的油垢、胶质等杂物,修井时起出管柱较为困难。在管柱起出遇卡时,常规的切割工具只能对油管进行切割,无法对井下工具的控制管线进行切割。设计了一种专用的管线切割工具。介绍了该工具的结构、工作原理、技术参数、施工工艺。分析了关键结构的强度。通过ANSYS软件对管线剪切模型进行有限元分析,结果表明管线切割工具可承受拉力达800 kN,可对6根不同尺寸多种组合的控制管线进行切割。进行下部管柱打捞过程中,不会有冗杂的管线阻碍打捞作业。     

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。     

投球式井下智能分控开关系统的研制及功能试验

为了降低分层采油中的生产维护成本,结合无线射频和单片机技术,研制了一种投球式井下智能分控开关控制系统,并在室内对其进行了功能试验。在分析各类井下开关系统优缺点的基础上,明确了研制思路:在地面通过投入信号小球的方式来实时灵活地控制井下目标油层开关阀的开启/关闭,实现对目标油层的有效控制。确定了总体设计方案:在油管内先后投入2个信号小球,先投入的信号小球用于井下控制系统的唤醒,后投入的信号小球携带开启/关闭目标油层开关阀的指令,用于控制目标层位开关。室内模拟试验表明,投入唤醒信号小球后井下控制器由待机模式变为工作模式,投入油层控制信号小球后,各目标油层开关阀能按预定指令正确开/关,各层通信、开关控制均满足设计要求。研究认为,研制的井下智能分控开关系统能够实现对目标油层的有效控制和降低油层间的干扰,从而实现分层采油、提高采收率。      

成品油管道与热原油管道同沟敷设技术研究

同沟敷设管道中成品油管道和原油管道间的传热对原油管道的运行有一定的影响。采用非结构化有限容积法,对成品油和原油管道内复杂的流动和传热问题进行了数值模拟。为了确定同沟敷设成品油管道对原油管道的影响,对相同条件下单独敷设的原油管道进行了水力和热力计算,并与同沟敷设管道的计算结果进行了对比。结果表明,两条管道的间距取1.2m时,原油管道沿线温度受成品油管道的影响较小。     

JSZ—18井下双重震源在低渗透油田的应用

JSZ— 18井下双重震源是以高压水流冲击推动滑块滑动和水力振荡产生双重振动的井下大功率振动发生器 ,主要由振动参数控制器、换向器、主轴、转向接头、滑动块和套筒等组成。通过油管向JSZ注入高压大排量流体 ,在这种流体的推动下 ,JSZ的滑块上下滑动 ,产生一定频率和能量的位移振动 ,引起岩层的垂向和水平弹性位移振动 ,起到解堵、造缝和提高地层渗透率的作用。 4 0余口井的现场应用表明 ,综合有效率为 82 % ,投入产出比为 1∶3,用于低渗透油田增产增注效果显著。     

液控式同心双管分层注水技术

为了解决大斜度定向井分层注水投捞困难、分层注水分不开、测不准以及可洗井封隔器可靠性差、分层合格率低等问题,研制了液控式同心双管分层注水管柱。管柱由外油管、内油管、水力锚、液控封隔器、带孔管、密封插入、丝堵和液控管线组成。该注水技术具有免测调、可进行分质分压注水、停注时层间不窜流以及无需验封、分层可靠等特点。4口井的现场应用表明,在139.7mm套管井内,最大井斜63.7°,封隔器控制压力12MPa,单井最大注入压差8.8MPa,配注合格率与分层合格率均为100%。     

两层分层同采工艺管柱的研制

针对非均质、多油层油藏采用常规的合采工艺层间干扰严重的问题,研制了两层分层同采工艺管柱。这种工艺管柱可根据不同的工艺要求,将管柱设计为分采混出工艺管柱和分采分出工艺管柱,并为关键部件配套研制了分采混出泵、分采分出泵和低坐封力封隔器。现场应用表明,采用该工艺管柱后增油效果明显,实现了两层同采,避免了层间干扰,取得较好应用效果。