0 引 言

胜利油田水驱油藏动用储量占总储量的79%以上，年产油量占总产量的75%以上，水驱油藏稳定开发是胜利油田持续发展的基础和主阵地。目前胜利油田注水井开井8 832口，其中分注井3 856口，以2~3层分注为主，层段合格率80%，高含水期提高水驱开发质量和效益的关键是强化细分精细注水，分层注水将向3层以上方向发展，对分注工艺技术也提出了更高的要求。

目前分注井活动式分层注水技术仍然占主导地位(占61%)，以提高测调效率和精度为目的的一体化测调技术正规模化推广应用，目前处于2种技术共存的局面。活动式分层注水技术配水器采用活动式水嘴配水，分层测试和调配分步实施，需要逐层进行水嘴投捞调配，钢丝起下频繁^[1]。随着小直径大扭矩电机技术的发展，测调一体化技术将可调水嘴内置到井下配水器或堵塞器中，测试仪器与可调水嘴对接后可边测边调，1次起下完成所有层段测试和调配，提高测调效率60%，但与提高油田开发效益和实现油藏开发动态数字化管理还有较大差距。首先，对于分注4层以上的注水井，采用一体化测调技术，受层间干扰等因素影响，仍然需要各小层间反复起下钢丝7~8次，现场测调复杂、工作量大；其次，目前季度性测调不能实时反映注水状况，小层注水量容易受临井作业、洗井和调参等影响，导致层段合格率降低^[2]；最后，对于大斜度井和油管内结垢严重的分注井，经常出现测调仪器下行遇阻，不能进行有效测调，影响测试成功率。为了进一步提高油藏精细分层注水水平，笔者开展了免投捞实时测控精细注水技术相关研究。

1 技术分析 1.1 技术原理

免投捞实时测控精细注水系统如图 1所示。该技术是将多参数测试装置和水量控制装置连接在油管上，随油管下入到注水井中的分注井段，每一注水层均有对应的多参数测试装置和水量控制装置，下入管柱的同时采用通信电缆与各层的多参数测试装置和水量控制装置连接，通信电缆随油管一起捆绑下入，穿越各级封隔器并连接至地面数据采集处理装置。正常注水时，多参数测试装置能够实时录取各注水层段的流量、压力和温度，并通过通信电缆将数据传至地面数据采集处理装置，系统对各层数据进行处理分析，与设计值进行比对，若实际注水量与设计量一致，则水量控制装置不运行，若与设计值不符，则对水量控制装置发出指令进行调节，直至各层流量达到设计值要求^[3]。

1.2 技术特点

(1) 各注水层压力、流量和温度参数地面直接录取，免除了井下分层测试、调配和验封等工作量；

(2) 各注水层水量地面自动调控，无需专业测调人员及车组，操作简单；

(3) 井下分层水量实时控制，实现各注水层合格有效注水；

(4) 可实现大斜度井和结垢严重井的分层注水及测试，解决了该类水井分层注水测调困难的问题^[4]。

1.3 技术指标

适用套管外径≥139.7 mm，适用深井≤3 500 m，分注层数≤8层，密封承压≤60 MPa，耐温≤150 ℃。

2 配套工具 2.1 多参数测试装置

多参数测试装置主要用于测试各注水层流量、压力和温度3项参数，由于其外径受井筒尺寸限制，内径受下层过水流道影响，该测试装置仅能设计在内、外管之间的环形密封腔中，主要由集成电路主板、差压计、孔板流道、管内压力计、管外压力计及铂电阻温度计等部分组成，具体结构如图 2所示。

正常注水时，油管来水在上端旁通侧孔处进行分流，一部分沿内管下行注入到其余注水层，另一部分进入侧孔流经孔板流道注入到该测试装置对应的注水层。差压计计量孔板前、后压差换算得出流道内的过水量，管内和管外压力计计量该测试装置内、外的压力，铂电阻温度计计量对应注水层段的地层温度，各部分测试的数据汇总至集成电路主板系统进行编码，再通过通信电缆传输至地面数据采集处理装置。

2.2 水量控制装置

水量控制装置用于调节对应注水层的流量，主要对流经孔板流道后的水量进行调节，其结构设计与多参数测试装置相似，外径也受井筒尺寸限制，内径受下层过水流道影响；同样，该控制装置只能设计在内、外管之间的环形密封腔中，主要由密封接头、大扭矩电机、霍尔传感器、丝杠螺母组件、连杆、密封活塞、陶瓷阀套、阀芯和平衡活塞等组成，具体结构如图 3所示^[5]。

注水时，通过孔板流道的来水在密封接头内进行绕流，至密封活塞与陶瓷阀套之间的环空，电机旋转带动螺纹丝杠传动，将旋转运动转变为连杆的轴向移动，连杆带动陶瓷阀芯左、右移动，改变陶瓷阀套水嘴跨度大小进行水量的调控。其中，集成电路主板接收地面数据采集处理装置发送的指令，控制电机的正反转工作状态，霍耳传感器进行旋转圈数和水嘴开度的计量，通过在线边测边调方式实现水量的准确控制^[6]。

2.3 电缆穿越封隔器

封隔器是进行注水层段分隔的关键工具，该技术中通信电缆传输数据必须穿越层间的分层封隔器，为满足电缆穿越以及分层密封的需要，设计了电缆穿越封隔器。该封隔器主要由上接头、上压帽、上穿越接头、密封活塞、洗井活塞、密封胶筒、内中心管、解封锁块、卡簧套、锁紧套、坐封活塞、外套、挡环、偏心衬管、下压帽和下接头等组成，具体结构如图 4所示^[7]。

通信电缆依次穿越上穿越接头的偏孔、偏心衬管和内中心管之间环空，从下接头偏孔穿出，封隔器两端电缆头通过上、下压帽压紧密封。采用此方法通信电缆能够穿越各层封隔器，同时保证封隔器正常加压坐封、后期分层注水及反洗井，通信电缆在无破损和无变形的条件下穿越，使得电缆正常供电、信号发射及命令传输等功能均不受影响。

该电缆穿越封隔器本体最小内径46 mm，最高工作温度150 ℃，最高工作压力35 MPa，穿越电缆外径≤6.35 mm，电缆密封承压≥60 MPa。

3 现场应用

截至2016年5月，在胜利油田共试验应用免投捞实时测控精细注水技术3井次，现场测调结果如表 1所示。现场施工成功率100%，层段合格率90%，测试调配精度95%以上，完井后均进行现场测试和验证，各项技术指标均正常。目前，该项工艺技术工作时间已超600 d，数据采集和水量调节等各项功能均正常^[8-9]。

典型井例：GD2-22-24井油藏埋深1 190 m，分2段注水，其中，上层配注30 m³/d，下层配注20 m³/d。2014年6月采用一封两配管柱顺利完井，完井后进行了各注水层水量计量准确性和井下数据采集传输可靠性等方面的试验。

水量计量准确性试验时，通过单独开启井下单层进行测试，分别开上层关下层和开下层关上层，配水间水量计量读数和地面控制室读数对比见表 2和表 3。现场分层测试试验显示，各级水量测试装置均能准确计量各注水层的水量，水量10 m³/d以上误差小于5%，随着水量的减小，误差呈现逐渐增大的趋势。

为进一步验证分层流量调配结果准确性，下入超声波流量计对各层注水量进行了测试，测试数据与地面控制室读数对比见表 4。2种测试结果相对最大误差8.56%，满足配注误差要求。

免投捞实时测控精细注水工艺在该井下入完井后，定期进行了井下数据采集和调配，结果见表 5。各项数据均能够准确读取，井下多参数测试装置和水量控制装置工作正常，验证了该工艺的可行性和各装置工作的可靠性。

4 结论及认识

(1) 免投捞实时测控精细注水技术能够实现注水井井下与地面信号的正常传输，监测注水井各层段实时注入的各项参数，同时能够根据地面设置的参数进行注水量的调整，保证分层注水量达到配注要求。

(2) 通过及时掌握注入层参数的变化，在地质开发设计中能够指导方案调整，并为开发提供数据支持，保证油藏方案合理部署，提高注水开发的效果。

(3) 能够自动进行注水量调整，减少层间干扰严重井反复测调的工作量，提高了注水精度和层段注水合格率。

(4) 下一步将继续跟踪分析并开展室内优化设计，进一步提高该工艺的稳定性和准确性。