“科研人員按機電一體化研究思路,形成‘井下智能分層開采與測控技術’‘注水井無線遙控分層配水技術’‘井下自動定量加藥’等三大核心智能技術。經過在各油田現場應用收效良好,獲得實用新型7項,發明11項。”談及智能井技術,江漢油田采油院環空測試研究所所長趙忠健喜悅之情溢于言表。
智能井是指在井下完井管柱上安裝有傳感器組件及可自動控制工具的油井,它是國際上發展的一種新技術,可在不起出油管的情況下,完成對井下工具的操作和實時監控。
經過多年的科研攻關,江漢油田采油院形成了包括井下生產流體控制、信息采集、數據傳輸、地面數據采集分析等智能技術系列,從而實現了油氣井智能開采。
只需一趟管柱即可完成找水、堵水、生產、調層和測試
油田進入高含水期開采階段后,必須對高含水層采取堵水措施,以達到穩油控水、增產降耗的目的。目前各油田采用的幾種找堵水方法,在應用中或多或少受到各種因素的限制,如井況、成本等,因而難以在現場推廣應用。分層開采工藝在確保油田開發方案全面、有效實施中發揮了關鍵作用,但都面臨成本高、施工復雜、適應范圍窄等難題。如何進一步降低分層開采及調層成本,提高調層成功率,是分層開采工藝亟待解決的難題。
江漢油田采油院研制了一種“井下智能分層找堵水技術”,它只需一趟管柱即可完成找水、堵水、生產、調層和測試。技術人員通過封隔器,將井下各層位封隔。他們在管柱對應的每一個目的層位,安裝一套智能開關器,在找堵水過程中,這些開關器能按設定的時間順序自動打開或關閉油層,不需要地面操作,即可完成油井找水、堵水施工,達到任意選層開采和降水增油的目的。同時,在生產過程中,內置壓力計可連續監測分層壓力資料,直接解釋油井分層資料,如分層壓力、滲透率、污染系數等。
該技術的成功應用,消除了層間干擾,實現了油井單層輪采、組合分采,提高了油藏采收率。該技術從2007年8月進入現場試驗以來,已在江漢、南陽、坪北、冀東、新疆、華北、大港、勝利等各油田應用145口井、153井次,工藝成功率達95%,層次開關成功率達94%,井深達3500米,檢測壓力65.2兆帕,井溫達127攝氏度,有效工作時間最長達792天。
元平1井施工前以合采模式進行生產,平均日產液28.82噸,日產油1.93噸,含水93.36%。運用該技術確定主要出油層段后,消除了層間干擾,平均日產油3.12噸,日增油1.19噸。
能夠在地面發送信號指令,改變井下各層的配注量,實現分層注水
國內絕大多數分層注水井,都采用傳統偏心測調配水工藝技術,其配水器中的水嘴孔眼大小是固定的,在井下不能改變孔眼尺寸。如需調整注水量,技術人員須將該層所投的堵塞器投撈到地面,更換不同尺寸的水嘴后再投入井下偏心配水器中,投撈完成后一般要進行分層流量測試來檢驗配水效果。隨著油田開發技術的進步,深井、超深井、斜井、水平井所占的比例越來越大,鋼絲投撈工藝難以滿足深井、斜井、水平井等特殊井的起下要求。
為此,采油院研制了一套井下智能調配測試的分層注水管柱及工藝,實現了分層配注水量遙控調配,用一趟管柱即可完成配水、測試等。該工藝能夠在地面發送信號指令,改變井下各層的配注量,實現分層注水。
截至2014年2月,該技術在江漢、吐哈、中海油遼東作業區累計現場應用22井次,應用井井深3319米,井口壓力27兆帕,壓力3兆帕,工藝成功率達93%。在井斜達42.148度的溫5-213井現場應用中,技術人員通過地面遙控指揮,解決了大斜度井分層配水難題。
自動化加藥工藝,能根據程序設定時序,定時、定量將液態化學藥劑釋放到產出液中
油田進入開發中后期以后,含水逐漸上升,井下管、桿柱的結垢與腐蝕狀況越來越嚴重;同時,一些油井因油稠、結蠟等原因,生產不穩定,頻繁作業。這些問題使油田每年要更換大量井下管桿與地面管線,導致成本激增。
為此,技術人員向井中投加各種化學藥劑,以達到防腐、防垢、緩蝕、防蠟、降黏的目的,減少抽油桿、油管和抽油泵間卡、堵、斷、脫等,維持油井正常生產。目前后研制了固體緩蝕劑、固體防垢劑、固體防蠟劑等新型產品,投入井下慢慢溶解釋放。但在實際應用中,速度不好控制,效果并不理想。
該院通過大量探索實踐,研制一種“井下自動定量加藥裝置”,將微電子技術應用于油井加藥過程自動化控制中。他們開發一套操作簡單、自動化程度高的油井井下加藥工藝,能根據程序設定時序,定時、定量將液態化學藥劑釋放到產出液中,從而控制產出液介質中的藥劑濃度,更好地保護生產管柱,延長油井檢泵周期。
目前該項技術已在河南、八面河、長慶、吐哈、華北石油局等油田施工12口井,施工成功率達99%,加藥有效率達99%。
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