3000米井下“智能開關(guān)”激活潛力油層
* 來(lái)源 :中國(guó)石化報(bào) * 發(fā)表時(shí)間 : 2025-8-22 8:07:00 * 瀏覽 : 570
張松才 劉 靜 袁 麗 郭 娜
8月20日，魯西南東明縣的田野上，橋5－側(cè)9井抽油機(jī)日夜運(yùn)轉(zhuǎn)。今年以來(lái)，這口井累計(jì)增油135噸，減少無(wú)效液量3180噸。創(chuàng)造這一效益的玄機(jī)就藏在井下碗口大小的智能分采裝置里。
中原油田自主研發(fā)的智能分采技術(shù)，如同3000米井下的“智能開關(guān)”，能自動(dòng)辨識(shí)高含水層與潛力油層，精準(zhǔn)控水引油，成為老油田效益開發(fā)的新引擎。截至目前，智能分采技術(shù)已在48個(gè)區(qū)塊成功應(yīng)用，精準(zhǔn)識(shí)別層系78套，累計(jì)降低無(wú)效液量38.7萬(wàn)立方米，增油9247噸，為高含水開發(fā)后期的油田突破采收率瓶頸提供了關(guān)鍵支撐。
勇闖技術(shù)“無(wú)人區(qū)”
歷經(jīng)近50年高速開發(fā)，中原油田已進(jìn)入高含水開發(fā)后期，采出液含水率高達(dá)94.8%。注入地下的水流，常常沿著“優(yōu)勢(shì)通道”竄入井筒，擠占?jí)毫^低的潛力油層，把剩余油逼進(jìn)地層的“犄角旮旯”，致使原油盈虧平衡點(diǎn)難以下降，制約老油田效益開發(fā)。
面對(duì)困境，中原油田組建專項(xiàng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，對(duì)油田高含水開發(fā)現(xiàn)狀展開全面調(diào)研，詳細(xì)了解油井生產(chǎn)情況和堵水過程中遇到的難題。通過海量數(shù)據(jù)分析，團(tuán)隊(duì)掌握了高含水層和潛力油層的分布特征、竄流規(guī)律等關(guān)鍵信息。
一個(gè)大膽的想法在團(tuán)隊(duì)中萌生：能不能造一個(gè)“智能開關(guān)”，讓它在3000米深的井下精準(zhǔn)識(shí)別高含水層和潛力油層，在不起下井中管柱的前提下，自主關(guān)閉高含水層，打開潛力油層，讓油井多產(chǎn)油、少出水，充分釋放油層能量？
懷揣著這個(gè)想法，團(tuán)隊(duì)開啟了艱難的探索。他們廣泛借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)理念和技術(shù)，結(jié)合中原油田的實(shí)際情況，對(duì)智能分采裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行了一次又一次的論證與優(yōu)化，最終形成智能分采技術(shù)完整方案，向著這片技術(shù) “無(wú)人區(qū)” 發(fā)起沖擊。
“螺螄殼”里鑄精器
“別說實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別和自動(dòng)開關(guān)了，光是把傳感器、控制器這些部件塞進(jìn)120毫米的井筒，都像在螺螄殼里做道場(chǎng)。”團(tuán)隊(duì)成員、中原油田石油工程技術(shù)研究院自動(dòng)化控制研究中心主管羅代亮說。為了在狹小空間內(nèi)集成所有功能，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)1毫米1毫米地壓縮部件尺寸，光是裝置結(jié)構(gòu)就調(diào)整了14次。
更棘手的是井下環(huán)境：三四十兆帕的壓力、120攝氏度的高溫，加上富含鈣鎂離子的腐蝕性流體，普通元器件根本耐受不了這樣復(fù)雜的環(huán)境?！翱刂齐娐吩诔叵潞煤玫?，一進(jìn)高溫箱就‘歇菜’?！绷_代亮回憶道。
為攻克難關(guān)，團(tuán)隊(duì)精選耐150攝氏度高溫的控制元件和高強(qiáng)度不銹鋼材料，針對(duì)不同井況開展適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，成功解決裝置在高鹽環(huán)境下信號(hào)傳輸不穩(wěn)定的問題。為最大限度確保裝置入井后的可靠性，他們把每組高溫測(cè)試從72小時(shí)延長(zhǎng)到168小時(shí)，骨干工程師主動(dòng)“住進(jìn)”實(shí)驗(yàn)室，開啟“白加黑”連軸轉(zhuǎn)模式。歷經(jīng)艱難測(cè)試，第一代智能分采裝置于2019年在濮城采油廠濮143井成功應(yīng)用，采出液含水下降20%，產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)翻番。
“按照中原油田5.7億噸探明地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算，采收率每提高1%，就能多產(chǎn)600萬(wàn)噸原油，這對(duì)我們意義重大?！庇吞锔笨偣こ處?、石油工程技術(shù)研究院院長(zhǎng)牛保倫說。
技術(shù)迭代提升功能
新衛(wèi)107井應(yīng)用最新迭代的智能分采裝置后，僅用20天就完成了3個(gè)油層的精準(zhǔn)調(diào)控，單井日增油2噸，較早期技術(shù)應(yīng)用效率提升 40%。這一成果，正是中原油田智能分采技術(shù)持續(xù)迭代升級(jí)的生動(dòng)體現(xiàn)。
智能分采技術(shù)的核心在于在井下精準(zhǔn)識(shí)別油層與含水層。而這一核心功能的實(shí)現(xiàn)，離不開技術(shù)的不斷迭代，從最初只能兩級(jí)兩段分層認(rèn)識(shí)，到如今可精準(zhǔn)調(diào)控5個(gè)以上層段，從信號(hào)傳輸耗時(shí)超120分鐘，到現(xiàn)在不到半小時(shí)就及時(shí)響應(yīng)，每一次迭代都讓核心功能更穩(wěn)定、高效。
此外，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)電池續(xù)航也是影響技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。早期裝置電池壽命僅6個(gè)月，到期后需起井更換，不僅影響生產(chǎn)，而且增加了作業(yè)成本。技術(shù)人員通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、采用低功耗芯片，將電池休眠時(shí)段的耗電量由毫安級(jí)降低到微安級(jí)，最終將電池壽命延長(zhǎng)至2年。在元器件選用上，最初部分核心部件依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格高昂，而且供貨周期長(zhǎng)。團(tuán)隊(duì)對(duì)進(jìn)口元器件進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化替代攻關(guān)，通過反復(fù)測(cè)試和調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了所有元器件的國(guó)產(chǎn)化，擺脫了對(duì)進(jìn)口元器件的依賴。
目前，智能分采技術(shù)已更新至第3代，并成功在中原油田54口井應(yīng)用。其中，“找堵水井下開關(guān)器”成果獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)。