0 引言

牙刷状油藏含油层系多、油水界面不统一、含油范围较小，具有“小、碎、贫、散”的特点^[1-2]。随着射开层的不断增多，各油层受层间干扰影响，笼统注水效果差，部分井出现射开层越多产量越降的假象。油田为了完成产量，采取注灰后上返补孔的方式开发，油层的采收率相对较低^[3]。对于这类层间差异大、采收率较低的井组只有采取分层注水的方法才能提高采收率^[4]。于洪文等^[5-6]将注水开发油田中相互对应的注采井组看作一个系统，注采平衡条件下水井中某一层的注水状况控制了油井对应层的出油状况。从中可以认识到分层注水量的准确对于分注效果的重要性。而目前的分注技术采用定期测试，取得测试时的分层比例后再根据地面总水量折算出井下分层水量^[7]，当分注合格率下降，分层比例发生变化时，会造成单层超注，引起单层突进加大层间矛盾^[8]。鉴于此，笔者在牙刷状A油田应用了无线智能分注技术，实现了井下分层注水量压力的实时录取、配水器的自动验封测调，有效解决了目前分注工艺测试资料少以及时效性差的问题，提高了分注合格率。无线智能分注技术对于提高牙刷状油藏分层开发效果具有广阔的推广应用空间。

无线智能分注技术底部采用油管支撑锚锚定支撑整个分注管柱，通过封隔器将各注水层段分开，应用无线智能配水器(见图 1)为分开的各层段配水。

图 1 无线智能配水器结构示意图 Fig.1 Structural schematic of wireless intelligent water regulator

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同时通过自带的压力计和流量计等传感器录取各层段实时的压力及流量等数据，并存储在芯片中。当注入量与配水器设定流量出现误差时，通过配水器内控制芯片的流量自动测调算法，由微处理器自动调节阀门开度，实现当前层的流量测调，根据需要下入短节与配水器无线对接，设定各项参数和提取存储的流量及压力等监测数据，最终实现精细分注。

国内各油田分注井管柱主要采用Y341封隔器+配水器+球座+底筛的悬挂式管柱组合，加压坐封、上提解封，由于加压过程的管柱伸长、泄压过程中的管柱收缩给管柱向上的力，造成封隔器解封^[9]，同理注水过程中注水压力或井温的波动也会引起管柱伸缩，造成封隔器解封^[10]。为了延长分注管柱寿命和分注有效期，采用了底部支撑锚定式分注管柱(见图 2)。通过油管将坐封工具和支撑锚带至油层底部设定锚定位置后，加压10 MPa，稳压5 min，支撑锚双向硫化橡胶锚爪锚定在套管壁上。加压20 MPa，稳压5 min，坐封工具与支撑锚脱开。起出油管和坐封工具，下入由Y341封隔器、配水器、球座和专用筛管组成的分注管柱。专用筛管坐在支撑上将整个分注管柱托起，再加压完成分注管柱坐封，通过底部支撑锚限制分注管柱蠕动^[11]。

如A-15X井，人工井底1875.47 m，最大井斜33.45°，最大井斜深度760.24 m，射开Ed层的18、24、28# 3个小层，封隔器卡在18-24#层之间，将全井射开层分为2段。采用Y341-114逐级解封封隔器+配水器+球座+专用筛管+支撑锚的底部支撑锚定管柱组合，于2014年6月9日下入支撑锚坐封管柱，卡点深度1 814.89 m，投棒坐封支撑锚，坐卡压力分别为5、10、15和20 MPa，各压力点均稳压5 min，丢手压力20 MPa，丢手后上提管柱1.5 m；管柱载荷未增加，表明底部支撑锚已经与坐封管柱脱开；下放管柱加压于支撑锚，管柱载荷直线下降，证明支撑锚已经坐封锚定成功。2014年6月11日下入Y341-114逐级解封封隔器+无线智能配水器+球座+专用筛管，管柱专用筛管下端穿过支撑锚后，专用筛管上端坐在支撑锚卡点位置上，下压管柱0.6 m，下压载荷70 kN，油管加压5、10、15和20 MPa，各稳压5 min，油压不降，表明封隔器坐封良好，后期验封合格表明封隔器密封性能良好。

图 2 底部支撑锚定式分注管柱示意图 Fig.2 Schematic of the bottom supporting anchoring separate layer water injection string

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分注合格率是影响分注效果的重要因素^[12]。当前同心和偏心分注工艺的测调技术只能通过电缆带测试仪器下井验封测调^[13]，测试数据只能反映测试当时状况，且年单井平均测试井次少于4次，占用人力物力资源过多。而无线智能分注技术由于配水器内录取调整数据全部依靠配水器内高能电池组，电量有限。为保证配水器工作期限达到2 a以上，在满足分注合格率的情况下对测试周期进行了细化。

根据牙刷状A油藏14口同心分注工艺井40 d内测试合格率变化情况(见图 3)，可以看出测试间隔5 d后分注合格率开始缓慢下降，间隔10 d后合格率大幅下降，间隔35 d后趋于平稳。同时分注层段越多，分注合格率下降越快。根据跟踪情况，初步将测试周期定为10 d测试1次，数据采集频率定为4 h，后期将根据井下提取数据适当延长测试周期和降低采集频率。当提取数据反映各层分注合格率稳定后，根据单层配注量设定±10%误差，当测得数据超过误差范围后自动启动验封测调程序，自动验封测调曲线如图 4所示。

图 3 牙刷状A油藏14口分注井跟踪测试分注合格率变化图 Fig.3 The test passing rates of 14 separate layer water injection wells in toothbrush-shaped reservoir A

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图 4 自动验封测调曲线 Fig.4 Automatic seal test and testing and adjustment curve

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同时为了保证平稳精细注水，在地面井口加装了流量自控设备保证单井的总水量恒定，进一步提高分注合格率。如B-9井，人工井底2575.79 m，最大井斜2.2°，最大井斜深度2 075.00 m，射开Es3层的13、14、15、16、18# 5个小层，封隔器卡在15~16#层、16~18#层之间，将全井射开层分为3段，其中13、14、15#为加强层，层段1配注10 m³/d，16#层为限制层，层段2配注20 m³/d，18#层为加强层，层段3配注10 m³/d。

2015年10月9日，无线智能配水器下井前根据施工进度设定参数。参数为144 h后自动打开、4 h采集1次流量和压力数据、10 d测调验封1次。2015年10月12日坐封安装井口完井，2015年10月13日改井口安装井口高压自控仪，2015年10月15日投注。初期注水油压8.0 MPa下日注42 m³，54 d后注水稳定，在油压15.3 MPa下日注40 m³。2015年12月9日进行了第1次数据提取，同时进行了指令验封测调操作(见图 4)，配水器执行“关→开→关”操作。配水器内、外压差分开明显，证明封隔器密封良好。同时配水器通过调整水嘴开度保证了单层配注控制在±10%误差范围内，证明无线智能分注施工取得成功。

2015年，在牙刷状A油藏优选了4口注采连通关系明确的注水井，对无线智能分注技术进行了现场试验。措施后正常投注，下井后配水器自动打开，实现了根据地质需求设定时间自动采集验封测调功能。验封测调时间由6 h缩短至2 h，测试成功率100%，分注合格率100%。对应9口油井中7口见效，日均增油 7.3>t，当年累计增油2 658 t。无线智能分注技术在同类型牙刷状油藏的分层注水开发中取得了较好的增产效果。

(1) 无线智能分注技术施工简单，下井前配水器设定打开时间，坐封安装井口后即可注水，无需单独下电缆开水嘴，同时应用无线通信功能，提高了测试成功率和测试效率。

(2) 无线智能分注技术可采集存储井下分层流量和压力等数据，测试资料准确性高。同时通过集成控制实现根据需要设定时间自动验封测调功能，提高了分注合格率，对应油井增油效果显著。无线智能分注技术为同类型牙刷状油藏分层注水开发提供了技术借鉴。