注水井测调一体化技术的应用

P配
P 管损
——达到配注水量时的注水压力，MPa；
——注水时管柱的沿程压力损失，MPa。
常规分层注水工艺的流量调配基本原理
6、根据各层段注水量及嘴损，在嘴损曲线上查出水嘴尺寸。 配水嘴尺寸、配水量和通过水嘴的节流损失三者之间的定量关系曲线为嘴损曲线，嘴损曲线图版 通常通过地面模拟试验来获取。
常规分层注水工艺在测调方面存在的问题
4
点击添加文本 举升防喷系统及输送装置
主要研究成果
成果一、智能可调配水器
定位导管
结构组成和作用
定位导管：对测调仪产生轴向和径向定位
调配机构：下入测调仪带动调节芯子旋转，通过调节芯 子与固定出水孔之间的相对旋转控制出水面积的大小，
固定出水阀
从而控制流量。
调 配 机 构
固定 出水阀 调节芯子
调节 芯子
3
点击添加文本 免开式可调配水器
4
点击添加文本 大压差可调配水器
可调式配水器适用管柱结构一、 压缩式封隔器
工作原理：
配水器下井时处于关闭状态，通过油管打压坐封封隔器， 下入测调仪器打开配水器，进行试注，待注入压力稳定后， 重新下入测试仪器进行调配。可通过封隔器反洗阀实施洗井。
适用配水器： 高低流量可调配水器（下井处于关闭状态） 或免开式可调配水器。
4、注水管柱限制 目前，各油田应用的分层注水管柱根据配水器的不同，主要可以划分为空心式注水管柱和偏 心式注水管柱两类。
偏心式注水管柱分注层数不受限制，可以 调配任意层。但投捞成功率低，停注时易管 内串通，配水器之间距离要在8米以上，不适 应细分层系。 空心式注水管柱调配投捞成功率高，可采
用多种测试方式，停注时能防止管内串通，
一体化测 调仪 同心可调 配水器
技术原理
同心可调配水器随管柱下入井中设 计位置，油管打压座封分层封隔器。 测调时通过电缆将一体化测调仪下 入井中，距可调配水器上一定距离时， 打开电动定位装置，在可调配水器位 置产生定位；通过一体化测调仪机械 手对配水器注水阀进行调节，地面系 统实时监视流量压力曲线，与设计注 水量随时进行对比，再通过地面设备 控制一体化测调仪对注水阀进行调整， 直至达到设计流量。回收电动定位装 置，然后对另一级配水器进行调整， 重复以上步骤。
三参数 测试仪
结构组成 三参数测试仪、电动定位装置、径向定位装置和调 配机械手 工作原理 测调时，测调仪下入井中距配水器上一定距离 时，打开电动定位装置使其坐落在配水器定位导管位 置，同时径向定位装置和调配机械手在相应的定位槽 内定位，通过机械手旋转带动调节芯子旋转，调配注 水量，然后通过三参数测试仪测试井底数据并实时上 传。
分层封隔器
全井流 量
油层1
402配水器
油层1
油层1
中下层 流量
分层封隔器
油层2
403配水器
油层2
油层2
下层流 量
分层封隔器 404配水器
油层3
反 洗 阀
油层3
油层3
捞出配水芯子（一趟）
验封（两趟）
投 配 水 芯 子+测试（四趟）
2、测调成功率较低
当分层注水井注水量不符合配注要求时，需要进行分层测试调配，每次调配都
常规分层注水工艺的流量调配基本原理
2、在分层注水指示曲线上，查出与各层段注水量对应的井口注水压力； 3、根据全井配注量及管柱深度，计算管损；
常规分层注水工艺的流量调配基本原理
4、确定井口注入压力；
5、计算嘴损压力
P P 配 P 井口 P 管损 嘴损
式中：
P 嘴损 P 井口
——通过水嘴的压力损失，MPa； ——井口油压，MPa；
但分注层数少，一般最多能分注3-4层。
常规注水工艺存在的主要问题
1、空心注水分层级数受限（≤4级），偏心注水定位难度大，实际分注率 只有31.9%。
2、由于配注采用投捞式固定出水孔，调配误差大,分注层段合格率低
（70.3%）。 3、测调工艺繁琐（测调仪器下井7～8次），工作量大（2～3天/井次）。
注水井测调一体化技术
汇报内容
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技术介绍
测前准备 测试调配 软件操作及数据处理
常规分层注水工艺的流量调配基本原理
目前，在分层注水流量调配方面，除双管注水工艺以外，基本上采用水嘴节流的方式。即在一定 井口注入压力下，在各层段对应的配水器上安装合适尺寸的水嘴，通过调整水嘴尺寸来改变注入 水通过水嘴时产生的压降，从而对各层段产生不同的注入压力。其基本流程为： 1、测各层段注水指示曲线
电动定位块 控制按钮 调配电机 控制按钮
流量、压力、温
度显示区
成果三、一体化多级验封仪
上流量计
下压力计
密封机构
一次下井可完成多层验封，操 作简单，省时省力；
温度压力流量实时显示；
成果3 ：研制了在线一体化验封仪
验封仪
工作原理
验封时，通过钢丝电缆带着验封仪下入井中，打开 定位机构使验封仪在配水器位置产生轴向定位，密封机 构在配水器出水孔上方产生密封，通过上下压力的波动 情况来判断封隔器是否密封，然后将测试数据实时上传。
⑺上层芯子安装水嘴，下投送工具投送注水芯子；
⑻下流量计测试各层分注量是否达到配注，如果达不到则重复上述步骤。 从上面可以看出，在最理想的情况下，要完成一口井的测调需进行8次钢丝绳起下作业，陆地上 需要至少2天，海上时间更长。胜利油田各采油厂要求注水井每3个月测调一次，在不考虑腐蚀、 结垢等因素影响测调成功率的情况下，工作量也非常大。
测试绞车
防喷
地面控制 设备
数据处理 分析系统
项目概况
技术指标：
1、流量：0～500m3/d、温度：-20℃～120℃、压力：0～60MPa；
2、调配准确率：≥ 90%；
3、测调时间节省50％以上； 4、分层注水级数不受限制。
1
点击添加文本 同心可调配水器
2
点击添加文本 一体化测调仪及控制系统
3
点击添加文本 一体化验封仪及控制系统
注水井测调一体化工艺技术
偏心注水井测调一体化工艺技术 空心注水井测调一体化工艺技术
偏心配水器智能测调联动技术
边测边调 可以反复起下
分层级数不受限制
测试数据地面直读，精度高
偏心配水器智能测调联动技术
边测边调 可以反复起下 水质要求高 井斜不宜过大 定位难度高 调配扭矩小
分层级数不受限制
阶段性成果及创新点
成果一、智能可调配水器
定位导管
固定水嘴 旋转芯子
⑴配水器无注水芯子设计
通过在配水器上设置内部节流装置，实现了配水器无注水芯子设计， 从而在分层测调时不用再进行注水芯子的投捞作业； ⑵注水节流压差的线性控制
针对常规水嘴调配时存在的无法精确匹配问题，设计了配水器注水
线性节流装置，通过与测调仪器配合，可以实现各层注水量的精确匹配。 ⑶同内径尺寸设计 针对偏心式注水管柱和同心式注水管柱各自的优缺点，采取了测调 配水器同内径尺寸设计（Φ46mm），注水管柱采用该配水器后，即具有 同心注水管柱的投捞测试可靠性，又具有偏心注水管柱分注层数不受限 制的优点。
3、测调工序繁琐，误差较大 从前面内容可以知道，采用水嘴节流方式进行分层注水调配时，要确定某一注水层段的 水嘴需要进行6个步骤，即测吸水指示曲线、计算注水压力、计算管损、确定井口压力、计算嘴 损、查水嘴尺寸。在各采油厂测试队伍进行注水井测调时，一般需要作业人员起下作业、技术 人员查图版、计算等相互配合才能实现一口井的测调作业，工序繁琐，不利于现场推广应用。
需要进行注水芯子的起下。随着注水时间的延长，注水管柱不可避免的会出现腐蚀、 结垢现象。由于注水芯子与配水器存在密封面配合，在起下作业时最容易受这方面因
素的影响。同时，测试仪器及打捞工具在测调时遇卡遇阻现象也时有发生，甚至会造
成仪器落井事故带来巨大的经济损失。相对于陆地油田，海上油田受施工环境因素影 响，绞车设备动力较小，钢丝绳起下作业影响更为明显。
1、测调工作量大 目前，采用水嘴节流方式进行分层注水的井，在测调方面大多数采用钢丝绳投捞或者 液力投捞的方式，测调工作量很大。以一口两级三段空心分注井为例，在进行测调时需要 进行以下步骤： ⑴下流量计测试各层分注量是否达到配注； ⑵如果达不到配注，下打捞工具捞出注水芯子； ⑶下流量计，按照5点法测试3层的注水指示曲线； ⑷通过计算和查图版，计算各层需要安装的水嘴； ⑸下层芯子安装水嘴，下投送工具投送注水芯子； ⑹中层芯子安装水嘴，下投送工具投送注水芯子；
地面控制装置
配注量
控制操作 测量电缆
井下测调仪器
控制模块
信号处理
信号处理
测量流量
PC机
通信模块
控制模块
调配装置
A/D转换
配水水嘴
改变流量大小
测试仪
分层注水量
成果二、测调系统——控制柜
主要功能：
控制轴向定位块收缩和调配电机的旋转； 将电信号转换成数字信号，再通过测调软件显示井底数据； 可以显示测调时的电流和电压，能够避免电机超负荷运转。
可调式配水器适用管柱结构二、 液控封隔器
采用独立液路地面控制井下分层封隔器的工作状态。 加压后，液控封隔器坐封，实现正常分层注水；泄压 后，液控封隔器回缩，实现反洗井。
液控管线加压 液控管线泄压
液 液 控 控 封 封 隔 隔 器 器 涨 泄 封 压 正 解 常 封 注 水
—— ——
Байду номын сангаас
适用配水器： 高低流量可调配水器（下井处于打开状态）。
阶段性成果及创新点
成果一、智能可调配水器
定位导管 固定水嘴 旋转芯子
⑷防腐防垢设计 配水器采用不锈钢材质，防腐防垢性能好，调配灵活、 扭矩小。 ⑸防反吐设计 为了防止停注时管外砂、垢等杂质进入注水管柱，配水 器采取了防反吐设计。
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点击添加文本 高配注量可调配水器
2
点击添加文本 低配注量可调配水器
下压力 上压力 上压力 下压力
出水孔
成果3 ：研制了在线一体化验封仪
一体化验封仪技术参数
最大外径
压力测试范围 压力测试精度 耐温 流量测试精度 密封压差
φ42mm
60MPa 2～ 5‰ 125℃ 1.5% 5MPa
同时，水嘴尺寸选取的合适与否取决于吸水指示曲线的测试准 确程度、嘴损图版的准确程度等因素。而测量吸水指示曲线时， 常常因为仪器问题、开关井问题造成测试误差；嘴损曲线图版 通常通过地面模拟试验来获取，而在现实应用中，由于各采油 厂、各区块注水水质不同，要求不同采油厂针对情况编制不同 的图版；同时，配水器的水嘴尺寸是采用2.0mm，3.0mm， 4.0mm等台阶式分布，在水嘴的选取上也只能采用某一注水量 范围采用某一尺寸水嘴的方式，无法实现水嘴尺寸的精确匹配。
分层注水指示曲线是注水层段注入压力与注入量的关系曲线。它的形状取决于地层情况和
井下配水工具的工作情况。 在测试时，根据井口测试记录判别各层 段的数据区域，然后提取各工作制度下 的流量和压力数据，在坐标系上形成离
散的多个数据点。将数据点进行线性拟
合，即可得到分层注水指示曲线。对拟 合后的分层流量－压力线性关系进行数 据处理，则可计算出不同合注流量下分 层的吸水量和各配注层的开启压力。
可调式配水器适用管柱结构三、
扩张式封隔器
采用扩张式封隔器进行分层。通过大压差节流器进 行节流，从而使扩张式封隔器坐封，实现正常分层注 水；当油管停注后，扩张封隔器回缩，实现反洗井。
适用配水器： 大压差可调配水器（下井处于打开状态）。
成果2 ：研制了在线边测边调一体化测调仪
成果二、测调系统——测调仪
调配 机械手 电动定 位装置 径向定 位装置
一体化测调仪技术参数
最大外径 压力测试范围 压力测试精度 耐温 流量测试范围 φ42mm 60MPa 2～ 5‰ 125℃ 0～500m3/d
流量测试精度
工作电压 最大许用电流 最大输出扭矩
1.5%
70V 450mA 250N· m
成果二、测调系统——控制柜
测试数据地面直读，精度高
注水井测调一体化工艺技术
偏心注水井测调一体化工艺技术 空心注水井测调一体化工艺技术
注水井测调一体化工艺技术
地面控制设备
测试绞车
防喷
电缆
地面 系统
数据处理系统
测试绞车 防喷装置
地面控制 设备 数据处理 分析系统
同心可调配水器 井下 系统
一体化测调仪 分层封隔器 锚定装置
特点：
最大工作电流450mA，相应
增大了电机扭矩； 控制面板简洁，控制键功能
轴向定 位块控 制按钮
一目了然，操作简单；
可进行正反向微调； 该控制柜具有防潮、防震功 能。
调配电机 控制按钮
成果二、测调系统——测试软件
主要功能：实时显示井底压力、温度及流量的变化情况
实时显示井底压力、温度及流量的变 化情况； 控制轴向定位块的打开与关闭； 控制调配机械手的旋转来调配水嘴的 大小； 显示调配时的电流来控制调配电机的 旋转扭矩； 当调配电流过大时有自动报警功能。