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注水井分层流量测试与控制技术研究

袁涛  
【摘要】:分层注水可根据各储层的产能调节注水量,提高水驱开发效果,是实现油田高产稳产的有效方法,也是国内外的前沿课题。现有的注水方式一是笼统注水,二是分层注水但采用了定期测调方式,在长达数月的两次测调期内,注水情况是未知的。针对以上问题,提出了电缆永置式分层流量测调方法,该方法能够实时、在线监测井下注水状况,为油田高效注水提供了技术保障。以电缆永置式分层流量测调为前提,通过井下预置电缆与地面控制器对接,实现井下测调与地面控制的双向直流载波通信,开展了注水井分层流量信息的实时监测与控制,形成了功能比较完整的永置式分层注水流量调节与控制系统。具体内容是:(1)从优化注水的需求出发,建立了井下配水器可调水嘴的理论模型,通过Fluent数值仿真得到不同开度下的流量系数并进行实验验证,优选出合适的水嘴结构和开度;(2)设计了井下流量测调电路,测量井下各层流量、温度、压力、水嘴开度等参数,并通过单芯电缆将测调结果上传到地面,形成了闭环测调系统;(3)在仿真分析和电路研究的基础上,优选了PWM直流电机调速控制水嘴开度,引入了专家PID控制器,使得流量调节更加快速、平稳,避免了各层流量调节时的相互干扰;(4)为了对各层的注水流量进行精确测量,研制了适合于注水井井下环境的高精度、高可靠性的电磁流量计,开展相关的试验,达到了较好的效果;(5)根据地面命令下传和井下数据上传的需求,分析了高温高压专用单芯电缆的阻抗特性,选取了适合的编码方式和耦合体制,实现了井下与地面的双向高效传输;(6)为了消除电缆连接的不可靠和失效因素,并考虑到未来智能井高可靠性、低成本的需求,以注水流量为动力,研究了自发电技术,试制了注水发电样机。在各部件研究的基础上,利用实验室的注水模拟平台,进行了分层流量测调试验。对两个注水层测调的试验结果表明,所述的永置式分层流量测调系统能够正常、稳定工作,每层测量值与给定值偏差在1m~3/d左右,达到了较高的调节精度,明显的缩短了调节时间,可有效提高测调效率和驱替效果。该测调技术实现了注水量调节的智能化和自动化,对于油田精细化注水具有良好的应用前景。


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