分注测试3.0时代：在井下植入“眼睛”

Ľ>　　——从预置电缆实时监测与控制技术看提高水驱开发效果
　　[中国石油新闻中心2015-06-10]
　　井下参数无线传送到生产管理系统示意图
　　在中国石油中高渗透稀油油藏高含水期开发技术对策研讨会上，一个重要的问题被提出：分层注水数据能否支撑进一步挖潜剩余油？
　　复杂的井下情况，反映到技术人员的脑海里是压力、注水量等一串串数据。数据是进行油藏分析的基础，是科学决策的依据。那么，数据的准确性如何保证？
　　分注测试工艺：1.0版烦琐，2.0版不及时
　　“实现分层注水的关键是分层测试。如果注水井下了分层注水管柱，但不能实现分层测试，仍等效于笼统注水。”中国石油勘探开发研究院采油采气装备所所长裴晓含这样评价分层测试的重要性。
　　注水井分层测试是实现精细分层注水的重要环节。通过分层测试和调整，可使注入水按照开发方案进行配注。同时，依据地层压力变化可以分析油藏动用和油水分布规律。可以说，分注测试是实现“精细注水、有效注水”的数据基础。
　　上世纪70年代开始应用的钢丝投捞，可以算是1.0版分注测试工艺，但需要反复投捞，工作量大，测调效率低。2008年以来，中国石油各油田先后将分注测试技术升级为2.0版，即桥式偏心和桥式同心高效测调技术，使分注率和分注合格率大幅度提高。目前，各油田注水井测调周期由过去的6个月缩短到现在的4个月左右，应用2.0版工艺测调时需要下入测调仪器实现分层测调。2.0版技术大幅提高了测调效率，取得了显著的经济效益和社会效益，但也存在两个问题：一是数据量有限且数据缺乏连续性，无法反映油藏动态变化过程；二是由于测地层压力必须要关井或关层，无法在注水过程中监测地层压力及其动态变化。“这些问题意味着，一旦分注出现问题难以被及时发现，只能事后‘猜谜’。”裴晓含分析。
　　“进一步挖潜剩余油”思路的提出，对分注测试技术提出了更高要求。那么，有没有一种工艺，既能实时监测注水过程的地层压力和分层注水量，又能自动调整注水量？“预置电缆实时监测与控制技术（以下简称预置电缆实时监测）可以满足这两方面需求。它相当于在井下植入‘眼睛’。”裴晓含介绍说。
　　测试工艺升级：3.0版关注“日常保健”
　　3月13日，吉林油田新木采油厂工艺所注水组组长付贵春，到采油三队13-20.1注水井现场进行地面水量验证。在发现一段吸水少、二段吸水多后，付贵春在现场没有动用测试车，而是直接应用笔记本电脑操控，调整井下水嘴，实现水嘴解堵，使其恢复正常注水。
　　“以前，这样的异常情况很难被及时发现，只有到测试周期或压力发生巨大变化时才进行水井测试。”作为首批试用预置电缆实时监测的技术人员，付贵春认为这项技术给注水工作“帮了大忙”。然而，项目的主要研发人、中国石油勘探开发研究院博士贾德利却认为，付贵春只是体验了“最初级”的功能，“技术成熟后，在办公室就能操作。”
　　预置电缆实时监测主要由预置电缆式一体化配水器、过电缆封隔器、地面控制箱、计算机、钢管电缆等组成。预置电缆式一体化配水器可实现配注工艺数据终端采集（包括温度、流量、压力）和流量闭环控制。钢管电缆直径为3.2毫米，与油管一同下入井下，并用卡套将其固定在油管上。这根细细的电缆是实现实时通信和井下供电的载体。地面控制箱置于注水井附近，体积跟普通音响差不多，承担着井下供电和传输数据的双重任务。地面控制箱可承受地面温度范围为零下40摄氏度至零上85摄氏度，且防腐、防潮、防雷击。
　　计算机安装“远程测控中心分析软件”后，工作人员坐在办公室就能发出测调指令，随时调取不同井、不同层的实时注水数据，一旦发现异常，可立即对注水量进行调整。当需要改变各层注入量时，操作人员通过软件系统重新设定即可。“实现远程监控，只是预置电缆实时监测的功能之一。最重要的是，这项技术既能获取分层瞬时注水量和累计注水量，又能获取地层压力及变化规律，可为油藏方案优化提供及时有效的数据。”贾德利告诉记者。
　　在裴晓含看来，预置电缆实时监测技术的出现，标志着分注测试技术正朝着自动测调的方向发展。从油藏开发层面来看，这项技术更突出对注水井的“日常保健”，使油水井管理模式由事后“猜谜”向实时在线控制转变。
　　3.0版工艺：规模推广需要先算效益账
　　先进的未必是适用的。对于工艺的选择，需要综合考虑成本、可操作性等因素。
　　与高效测调工艺相比，预置电缆实时监测在施工上存在一定难度，比现有技术施工周期要长2至3天。“尤其是往电缆上安装电缆卡子及电缆对接时，需要工人手工操作，相对比较麻烦。”贾德利介绍。
　　同时，新工艺必然面临着新投入。从目前小规模试验测试的数据来看，四层段注水井预置电缆实时监测工艺的成本在30万元以内。然而，从另一个角度看，预置电缆又似乎有“先苦后甜”的效果：省人，每次测调不需要工人到现场，坐在办公室就能实现，且后续的检配、调配、验封等作业相对简单；省事，不需要测试车出动，一个测试箱就能轻松搞定；省电，预置电缆的耗电量为100瓦左右，节约能源。因此，对于预置电缆实时监测是否适合规模推广，不是一道简单的是非题，其背后是一笔需要综合考虑各种因素的效益账。
　　据了解，6月下旬开始，预置电缆实时监测将在大庆采油一厂六矿进行区块试验，通过对6口井进行连续监测，以测算其提高采收率的情况。“这个数据可以为油田决策提供参考。”贾德利表示。大庆采油一厂总地质师朱焱看到的则是，这项工艺不仅可以提高储层水驱动用率，而且能及时提出套损预警，还能实现周期注水、轮换注水，并且通过油水井反演，为深入开展注水及生产优化提供条件。
　　“以预置电缆实时监测工艺为代表的新一代分层注水及监测技术，带给我们最大的收获，不仅是分层注水技术和管理模式的升级，而且会有力推动水驱油田开发水平的提升。”对于3.0版测试工艺，裴晓含这样评价。
　　专家说
　　中国石油勘探开发研究院副总工程师刘合：
　　为获取注水过程中的分层压力和流量等数据，中国石油勘探开发研究院在近几年提出注水全过程试井理念（LoggingWhileInjection,LWI)，即在正常注水过程中实现分层流量、分层压力等注水参数的实时监测。只有这样，才能实现有效注水，保证注水合格，进一步提高油层动用厚度，有效挖潜剩余油，提高最终采收率。由中国石油勘探开发研究院采油采气装备所研制的预置电缆实时监测与控制技术就满足了这一实际生产需求。
　　预置电缆实时监测与控制技术研发成功，解决了长期困扰分层注水参数调控的难题。同时，可以发挥其独特优势，将原有的“周期注水、轮换注水”在不增加作业工作量的条件下变成现实，降低了成本，而且还可以在水量及压力预警标准、注水井与采油井的连通反演模型处理等方面提供数据支持。
　　吉林油田新木采油厂工艺所注水组组长付贵春：
　　在实际应用过程中，我们认为预置电缆实时监测主要有以下优势。
　　一是可实现多层流量、温度及压力的实时监测。一旦各层段水量无法满足配注要求，可以及时进行测调，保证注水方案能够准确实施。
　　二是测调简单。在需要对井下进行测调时，不必动用测试车，在地面即可测调水量，完成测试任务，降低人力物力成本，节约大量的测试时间。
　　三是可实现在线验封，验封资料相对于常规方法更准确。
　　四是方便对测试资料进行验证，可以随时观察各层段流量。在验证资料时，可以直接观察各层段流量，与以前需要仪器下井后回放的方法相比，节省大量时间。
　　然而，在操作过程中，我们也发现这项技术存在的一些问题，例如，电缆造价较高且每次作业的作业费用较高。同时，井下工具配件中有部分电子设备，一旦出现问题只能起出检修。
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　　预置电缆实时监测与控制技术，即将多信息测试与流量控制结合成统一整体，长期置于井下。预置电缆随管柱下入，应用单芯钢管电缆及载波传输技术实现井下测试装置与地面控制主机通信，可同步控制多级井下测试装置进行数据监测和流量调配，对各层段注入压力、流量和温度进行实时监测及堵塞器开度控制，实现全自动分层调配及参数监测。其优势为数据量、调配周期和通信不受施工和环境的限制，通过动力电缆增大电机驱动能力，以便处理遇堵问题。