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井下智能开关数据传输控制系统研制.pdf
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1、第30卷 第11期2023年11月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.11井下智能开关数据传输控制系统研制童 星,马宏伟,李娅琪,廖红艳,杨佰阳(中国石油化工股份有限公司河南油田分公司 石油工程技术研究院,河南 南阳 473000)摘 要:为降低油田注水井层间矛盾,改进注水工艺,降低测调费用,解决目前大斜度井和水平井分层注水难题,提高注水效率和注水合格率,研制相对于传统注水工艺适应性更好的井下智能开关数据传输控制系统,设计系统管柱结构、井下智能开关配水器结构、流量测量、井下和地面双向数据传输等方案,优化封隔器过电缆结构,设计地面远传终端控制系统方案,实际应用表
2、明本系统可有效降低现场测调费用,提高注水合格率。关键词:分层注水;智能测调配水器;远传终端控制系统中图分类号:TE931.2 文献标志码:ADevelopment of Intelligent Switch Data Transmission Control System in Underground MineTong Xing,Ma Hongwei,Li Yaqi,Liao Hongyan,Yang Baiyang(Sinopec Henan Oilfield Branch Petroleum Engineering Technology Research Institute,Henan,N
3、anyang,473000,China)Abstract:In order to reduce the contradictions between layers of oil injection Wells,improve water injection technology,reduce the cost of measurement and commissioning,solve the current problem of stratified water injection in highly inclined Wells and horizontal Wells,improve w
4、ater injection efficiency and water injection qualification rate,develop a downhole intelligent switch data transmission control system with better adaptability than traditional water injection technology,and design the system string structure.Downhole intelligent switch water distributor structure,
5、flow measurement,downhole and surface bidirectional data transmission schemes;The design of ground remote transmission terminal control system shows that the system can effectively reduce the field testing cost and improve the qualified rate of water injection.Key words:stratified water injection;in
6、telligent measuring and distributing water device;remote terminal control system收稿日期:2023-07-31作者简介:童星(1987-),男,河南南阳市人,本科,副研究员,研究方向:注水工艺技术。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.11.005文章编号:1671-1041(2023)11-0016-050 引言国内油田多为多层系、非均质构造,采用注水开发方式,由于层系多,各地层的物性差异较大,各地层吸水量不同。河南油田东部稀油调整区,注水作为油田稳产增产的重要措施之一,在油田开发中
7、的地位越来越重要。目前,河南油田井下分注工艺主要有偏心分注、同心测调一体化分注和智能循环分注,测试调配主要以投捞测调为主。随着精细注水“三率”要求的不断提高,以及自动化、智能化油田的发展需要,在注水开发中仍然存在以下问题:1)注水段井斜超过 50 的井,无法进行常规投捞测试:张店油田有部分井分注段井斜超过 50,因无法测试目前合注,无法细分。2)人工投捞测试工作量大,测调费用高:近 3 年实际测调井次均达不到计划测调井次,年平均测调费用较高。3)钢丝测调存在仪器遇阻,掉落造成水井维护:2021年水井维护作业因测试遇阻、仪器掉落造成维护作业占比25%,同时仪器入井时易引起水质变化,导致水量测试精
8、确度下降。童 星井下智能开关数据传输控制系统研制第11期17针对偏心分注、同心测调一体化分注等统注水工艺长期以来存在的各种缺点,开展有缆式智能测控注水工艺,可有效解决大部分问题。有缆式智能测控注水工艺所使用的智能配水器集成了一体化可调水嘴,实现了水嘴免投捞,各注水层之间使用过电缆封隔器隔开,每层都有可独立控制的水嘴,用于调节单层注水量,可有效解决细分程度不高的问题。智能配水器长度短,配合管柱一起下井,适用于井斜超过 60的注水井,有效解决大斜度井传统注水工艺存在的作业困难问题。安装远程传输系统后,可实现远程在线测调,后续无现场测调费用,大幅节省人员成本、车辆成本、设备作业成本等,不存在钢丝测调
9、存在的仪器遇阻、掉井等风险和人员安全风险,在日常测调过程中无修井费用。有缆式智能测控注水工艺支持远程在线测调功能,可通过有线或无线网络将各层数据实时传达中控室,实现中控室内远程在线测调功能,并且可通过升级软件支持自动测调,进一步降低人员成本,符合数字化油田建设大趋势1-4。1 井下智能开关数据传输控制系统构成分注井智能测调系统是一种新型油田分层配注、封隔器在线验封、自动压降测试技术。系统基本原理如图 1 所示,每个注水层安装井下智能开关配水器。每层间用过电缆可反洗封隔器隔开,分注管柱工具段使用钢管电缆连接,在工具段顶端使用钢管电缆或者转接为塑皮铠装电缆连接到地面控制器,配套软件具备分层注入流量
10、、注入压力、温度、地层压力等数据的实时监测,水嘴开度调控、流量调配、数据保存等功能。该系统包含地面控制器、过电缆封隔器、井下智能开关配水器、电缆、井口密封等配套工具,及地面远传终端控制系统。其原理为:1)每个注水层安装井下智能开关配水器,层间用过电缆封隔器隔开。2)井下智能开关配水器与地面控制器之间使用单芯电缆进行供电和双向电缆载波数据通信。3)井下智能开关配水器实现了井下分层注入流量、注入压力、温度的实时监测,当水嘴关闭时进行地层恢复压力测试。4)通过对油管内部压力和地层压力的实时监测,实现封隔器在线验封功能。5)单芯电缆敷设在油管外部,在油管接箍处安装电缆保护器对电缆进行保护。6)电缆穿过
11、井口采油树通过高压三通引出,通过井口密封装置密封。7)井下智能开关配水器将采集到的数据,通过地面远传控制系统将数据传回终端中控,终端中控根据需求调配当前井数据参数。2 井下智能开关配水器2.1 主体结构井下智能开关配水器,包含上接头、外护管、下接头、中心过流管、流量测量装置、水嘴调节装置、验封组件、电路控制单元。上下接头通过中心与外护管连接,流量测调装置、电机水嘴调节装置、验封组件、电路控制单元分布在中心过流管与外护管的环空密封空间内,水嘴组件与压力传感器内置在下接头体内,验封组件包含内压传感器、外压传感器、温度传感器。井下智能开关配水器实现单层注入流量、注入压力、温度、地层压力、水嘴开度的实
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