分层测静压工艺技术浅究

分层测静压工艺技术浅究

张 卉

（中国石油 辽河油田 金马油田开发公司 辽宁 盘锦 124010）

摘 要： 在采油实际生产过程中，传统的合测压力技术手段已经很难准确反映出各油层的实际压力情况。因此，采油新技术——分层测压技术的研究及应用变得尤为重重和急迫。鉴于此原因，以分层测压技术中的重点课题——分层测静压工艺技术为研究对象，从两个具体方面，即起管柱回放压力信号测压技术、电缆传输压力信号测压技术对分层测静压工艺技术进行粗浅研究，其目的在于更好的解决两套油藏分层采油时的不同层的压力监测问题，同时为分层测压技术的研究及应用贡献一己之力。

关键词： 分层；测静压；工艺技术

中图分类号：O213 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0710069－01

近些年，分层测静压工艺技术作为分层测压工艺技术的一部分得到了采油生产单位的广泛关注。为此，我们在这里对起管柱回放压力信号测压工艺以及电缆传输压力信号测压技术两种分层测压技术进行研究，以此来解决两套层系油藏分层采油时不同层的压力的监测问题。

1 起管柱回放压力信号测压技术

1.1 管柱结构

主要由分采装置、单流凡尔、抽油泵、压力计托筒、封隔器等构成。

1.2 工艺原理

第一步：把电子储存式压力计和分采管柱同时下入井内，当生产进入稳定状态后，对下层进行静压测量，与此同时，应用普通型压力计，通过III型偏心井口，对上层流静压进行测量。当测量结束后，把底部的压力计拿出来回放压力信号。应用此工艺可以达到测出上、下油层的流静压的目的。

1.3 工艺的可行性

当分层测静压工艺管柱下入井内，油井进入正常生产状态时，此时可以用普通型电子压力计通过III型偏心井口下入到上部油层，测出上部油层的流压。此时，下部油层电子储存式压力计也会把此时测量到的流压记录存储下来。在关井测静压的初始时期，因为不同的地层供液能力，上下两油层的原油会出现下面三种不同的情形：

1）上层原油的流压P上-P0+γH/100小于下层原油流压P下

2）上层原油流压P上-P0+γH/100大于下层原油流压P下

3）上层原油流压P上-P0+γH/100等于下层原油流压P下

下面，让我们根据以上这三种情况，对测静压工艺的可行性进行一个简要的分析：

下层原油的供液能力强时，此时，P上-P0+H小于下层原油流压P下，下层原油经单流凡尔进入到分采装置处，因分采装置凡尔球截止的作用，所以，下层原油不能通过分采装置进入上部油层，下层原油的压力也不能影响到上层原油的压力，此时所测压力为各层压力。

上层原油的供液能力强时，此时，P上-P0+H大于下层原油流压P下，上层原油经分采装置进到油管，因底部单流凡尔的截止作用，所以，上层原油不能进到下部油层，也就是说，上层原油的压力不能影响下层到原油压力，此时所测压力为各层压力。

下层原油的供液能力等于上层原测的供液能力时，此时，P上-P0+H等于下层原油流压P下，因此时压力达到平衡，所以并无液体流动，分采装置凡尔球、单流凡尔球均处于关闭状态，此时所测压力为各层压力。

同此可见，此分层测压工艺是完全可行的，完全能够准确测出两油层流和静压。

2 电缆传输压力信号测压技术

由分采装置、抽油泵、单流凡尔、封隔器、电缆、电缆卡子、电缆分配器、上下压力计托筒等组成。

2.2 工艺原理

把两支电子直读式压力计随分采管柱用电缆一起下到井内。一支用来测上层压力，一支用来测下层压力，当生产进入稳定状态后，依靠电缆传输压力信号，能够实时监督上、下层。

2.3 工艺特点

1）优点：此项工艺可以实时监测到地层压力，数据录取快捷、使用起来简单，能够减少测试2井次/年。2）缺点：一次性投资比较高，测压工艺相对来说比较复杂。

3 辅助技术

以上工艺技术在实际应用过程中，为了提高分层测压工艺的成功率，我们还必须应用一些其它辅助技术：

3.1 高精度压力计

为了保证压力计能够长时间的正常工作，我们可能使用高精度PPS电子直读压力计。具体技术标为：

传感器类型：硅一蓝宝石 量程：-6000psi

温度量程：-125℃ 温度精度：士0.2℃

压力精度：0.02% 压力漂移：＜3psi/年

压力分辨率：0.03psi

3.2 电缆过封隔器密封技术

因为分采装置直径（114mm）、封隔器比较大，因此在实际操作中，电缆并不能从工具外部连过。所以，我们需要将分采装置和封隔器相互连接，在两者的上、下两个部位装上电缆接头，使电缆从下电缆的接头处连入，从工具的内部通过，再从上电缆接头连出。用1/8"不锈钢管穿线封隔器，接头密封采用Swagelok管，仪器本体间的密封联接全部使用金属密封。

3.3 电缆接头密封技术

因电缆是带2支压力计与管柱一起下井的，要保证电缆与上下压力计联接处的密封性能非常好，所以有必要使用钢扮恺装电缆头，且每个接头处需要使用二层密封：第一层用胶灌封，把电缆钢扮间的缝隙全部填满，且与电缆头固化为一个整体；第二层用多层聚四氟垫压紧封电缆芯；且在电缆头内填满硅脂，以提高绝缘性能。

3.4 井口电缆密封穿透装置

电缆密封穿透装置是装在采油树上的，其作用是为了把电缆穿出井口，同时把井口密封好。电缆密封穿透装置的类型一共有两种，其一是用钢扮恺装电缆；其二是用不锈钢管护套电缆。

3.5 井口存储记录装置

为了配套电子直读式压力计信号的收集和回放，我们研制另一套装置——井口存储记录装置。该套装置不但能对井下信号进行处理，而且还具备存储功能和显示功能。能够做到实时显示井底温度和压力，然后依靠计算机采集系统对地面接口箱编程。

2.1 管柱结构

（下转第96页）

区，约需9.375KB。现在Xilinx和Quartus的大规模FPGA芯片的据控制指令选择发送方向。接收控制模块根据控制指令选择接内部存储容量已经达到数兆字节级别，因此这种设计是完全可收端系统A或端系统B的数据，然后将A口的数据发送往交换机以实现的。

A，B口的数据发送往交换机B。网络配置模块用于对MAC核进行2.2 缓存策略

初始化的配置和逻辑内部的初始化。

缓冲区存储方法为将从MAC核输入的帧内容组织成32位宽控制指令采用的是外部离散量的方式，控制指令接收端口的字后存储至缓冲区，缓存至32位宽的缓冲区，然后开始启动处理控制指令的接收和指令切换。处理控制指令存在两个难发送控制流程。缓存策略的关键在于何时启动发送控制流程。点：一是需要对控制信号进行同步处理及毛刺处理，否则控制有两种方法：第一种是将全部帧内容接收完成后，计算帧长度信号的毛刺会使数字电路无反应或莫须有的切换，影响电路的后依据帧长度再启动发送控制流程；第二种方法是边接收边发正常工作，严重时会导致FPGA内部逻辑紊乱；二是当控制指令送，一旦开始接收即开启发送控制流程。

改变时，需完成当前帧的发送操作后再切换发送方向，否则链第一种策略的优点是可以得知帧的具体长度和全部的帧内路上会出现不完整的帧，导致错误。

容，因此可以将超短帧和超长帧过滤，并且当数据内容存在错FPGA设计中对于外部输入信号，使用前必须经过同步化及误时也可将帧过滤。但此方法的缺点是如果网络上存在一连串消除毛刺。最简单的同步化操作使用的是边沿检测的思维方的长帧，就会对BAG及Jitter产生极大的影响。以1518字节为式，用系统的最快时钟将控制信号锁存两拍即可[4]。本文使例，从MAC传输来的数据为四比特宽，接收32bit需要8个时钟周用状态机对同步后的控制指令进行处理，使得状态机的触发时期，发送32bit需要8个时钟周期。发送一个1518字节的帧需要间达到可控，可以避免竞争冒险。状态机的循环控制不仅可以（1518*8/4/8）*2=759个时钟周期。设计中选择的mac核时钟使系统协调运作，并且减少毛刺对系统的影响[4]。

为25MHz，一个时钟周期为40ns。总共需要759*40=30360ns。第二个难点本文采用的方法是当控制指令切换时，将当前在端系统的输出中，每个特定的虚链路（VL）的流速流量都受切换控制指令使用0/1的方法进行保存，1代表切换，0代表不进到规划控制，VL的流速流量与BAG（bandwidth allocation 行切换。每次新的发送流程启动时都需要查询下该状态即可。Gap）、jitter（抖动）以及真的最大长度相关。BAG的设定范当存在切换命令，且发送控制流程也进行了切换，需要发送控围是2的0～7次方，即最小为1ms。如上述计算，转发一个制模块告知控制指令接收端口已经切换完成，将保存切换的状1518字节的帧需要0.03ms，如若有30个最长帧，必将产生态位置零完成切换。整个过程类似网络中的握手机制。

0.9ms，接近1ms的延迟。累积造成的后果必将使第30帧后的帧 3 结束语

因bag或jitter过大被过滤。

随着航电网络系统日益庞杂，网络选择模块可以实现多个故应在延迟最小的情况下，将收到的帧发送出去。故本文设备与一台交换机的连接。本文对基于FPGA的AFDX网络切换模设计采用的是当接收至一个32位宽的内容时即可开启发送。块设计进行了研究，并在系统实现方法方面做了详细的介绍。8*2*40=640ns，不到1us的延迟，对毫秒级别的bag和微秒级别基于该模块的设计可以添加相应的功能实现功能扩展，为以后的jitter都不会产生影响，并且没有累积效应。但该方法存在的开发提供了设计思路和借鉴基础。

一个可以避免的缺点就是如果帧长度超过一个缓冲区大小时（即大于1600字节），如果超出的部分没有及时发送出去而被参考文献：

新的内容覆盖掉就会出现错误。避免的方法就是实时计算当前[1]李哲、田泽、张荣华，AFDX网络中SkewMax的研究，计算机技术与发展，2010，20（6）：249-253.

接收的帧长，当超出缓冲区长度后，及时更新下个帧接收的存[2]Brajou F,Ricco P.AFDX-Based Flight Test Computer 储首地址即可。

Concept[J].IEEE Instrumentation & Measurement Magazine,2005(3):55-58.

2.3 逻辑设计

[3]王治、田泽，一种高性能AFDX监控卡的实现技术研究，计算机从存储器选择上可以知道本设计主体为大规模FPGA。设计技术与发展，2010，20（8）：217-220.

中将逻辑分为四个模块，分别为发送控制模块、接收控制模[4]张志杰、汪翔，如何解决FPGA电路设计中的毛刺问题，世界电块、控制指令接收端口和网络配置模块。

子元器件，2004，11：68-72.

发送控制模块接收来自交换机A和交换机B发送的数据，根

技术指标：

具备数据录取快捷、使用起来简单等优点，当然相关的一些测采样间隔：1秒-1小时/ 点工作温度：-40--50℃

压工艺也具有复杂、一次性投资较高的缺点。但是我相信，在存储容量：50万组数据点 数据格式：时间/压力/温度 广大科技人员的不断努力攻坚下，在不远的将来，此项技术便3.6 电缆

会达到人们理想中的要求，到那个时候，分层测静压工艺技术采用二芯绝缘总屏蔽双钢扮恺装电缆，并且在绝缘层内涂便会在采油生产中真正发挥其作用。

上密封漆，其目的是保证压力信号能够稳定传输，这样的做参考文献：

法，最终使电缆的耐腐蚀性得到有效提高。技术指标：

[1]李和全、姜淑卿，不稳定流条件下油井地层压力与分层压力关系规格：恺装（-30～180℃）Φ8mm传输信弓的一个差分模型[J].大庆石油地质与开发，1995.

寿命：3年[2]葛东元，合采井一拖二分层测压技术[J].油气田地面工程，2001.3.7 封隔器

[3]钱德富、宁考平、章成识，分层含水和压力预测的劈分解析法采用耐高压的POST-TEST旋转坐封卡瓦封隔器，其目的是[J].大庆石油地质与开发，1995.

避免管柱蠕动造成封隔器失效。这样做法，最终可以保证分层[4]薛凤云、白玉、土德金，大庆外围油田长跨距、葡扶层合采工艺测压的准确性。此封隔器耐温900℃，耐压25MPa。

技术[J].大庆石油地质与开发，2000.

以上通过对起管柱回放压力信号测压技术和电缆传输压力[5]胡博仲，非均质多层砂岩油田分层开采技术[M]石油工业出版，信号测压技术这两种分层测静压工艺技术及相关辅助技术的研2000.

究，我们发现，分层测静压工艺技术是一种可行的工艺技术，

（上接第69页）