Development and prospect of downhole monitoring and data transmission technology for separated zone water injection

This article outlines the development of downhole monitoring and data transmission technology for separated zone water injection in China.According to the development stages,the principles,operation processes,adaptability and application status of traditional downhole data acquisition method,cable communications and testing technology,cable-controlled downhole parameter real-time monitoring communication method and downhole wireless communication technology are introduced in detail.Problems and challenges of existing technologies in downhole monitoring and data transmission technology are pointed out.According to the production requirement,the future development direction of the downhole monitoring and data transmission technology for separated zone water injection is proposed.For the large number of wells adopting cable measuring and adjustment technology,the key is to realize the digitalization of downhole plug.For the key monitoring wells,cable-controlled communication technology needs to be improved,and downhole monitoring and data transmission technology based on composite coiled tubing needs to be developed to make the operation more convenient and reliable.For large-scale application in oil fields,downhole wireless communication technology should be developed to realize automation of measurement and adjustment.In line with ground mobile communication network,a digital communication network covering the control center,water distribution station and oil reservoir should be built quickly to provide technical support for the digitization of reservoir development.

分层注水井下监测与数据传输技术的发展及展望

概述了中国分层注水井下监测与数据传输技术的发展状况,按照发展阶段介绍了传统井下数据获取方法、电缆直读通讯与测调技术、预置电缆井下参数实时监测通讯技术以及井下无线通讯技术,详细介绍了技术原理、施工工艺、技术适应性和应用概况,指出了现有井下监测与数据传输技术存在的问题及面临的挑战,最后根据生产需求,提出了分层注水井下监测与数据传输技术的发展方向。对于已规模应用的电缆高效测调井,着重实现井下堵塞器数字化;对于重点监测井,进一步完善预置电缆通讯技术,发展基于复合连续管的井下监测与数据传输技术,提高施工的便捷性和可靠性;对于规模生产应用,发展井下无线通讯技术,重点实现测调自动化,并结合地面移动通讯网络,加快构建覆盖控制中心、配水间和油藏的数字化通讯网络,为油藏开发数字化提供技术支撑。

波码无线分层注水工艺高效通讯算法研究

波码分注工艺作为第四代主体分注技术之一,广泛应用于低渗透油田带压作业注水井,具有作业简单、成本低等优势,但存在通信效率低的问题。研究表明导致通信效率低的核心问题是门限压力脉冲过高(0.7 MPa),而影响门限压力脉冲设置过高的原因主要是压力传感器的温度漂移影响和管线噪声干扰。针对现有压力传感器温度漂移和噪声影响,开展了压力传感器的温度补偿算法研究,并提出了一种基于小波变换的自适应滤波算法,采用现场采集的原始压力脉冲数据对提出的理论算法进行了分析,研究结果表明:滤波后压力脉冲噪声峰值从0.3 MPa降低到0.1 MPa,能够满足门限压力脉冲设定从0.5~0.7 MPa降低到0.3 MPa的要求。通过对高效通信算法的研究可以为波码无线分层注水工艺通信效率的提升提供技术理论支撑。

渤中BZ油田沙二段注水时机研究及应用

渤中BZ油田沙二段属于异常高压低渗透油藏,压力系数1.42,合理注水时机的确定对低渗透油藏注水开发至关重要。在充分调研陆地异常高压低渗透油田注水时机的基础上综合考虑低渗储层应力敏感、注采压差以及数值模拟结果,提出了渤中BZ油田沙二段最佳注水时机为压力系数降至1.0开始注水。通过实际注水试验生产效果表明:在压力系数降至1.0开始注水,既能充分利用天然能量,又能防止油层脱气、保证水驱开发效果,为油田后续全面水驱开发提供技术支撑。

运用劈分系数法确定注水井单井配注

如何实现注水井的科学、合理配注是注水开发油藏面临的一个难题。在分析注、采系统的基础上 ,运用劈分系数法分别建立了注水井的注水量及劈分量计算模型、采油井的产液量及方向比例计算模型 ,并结合某一油藏 ,给出了单井定量配注的计算方法和步骤 ,编制出了计算软件 ,通过在该油田的实际应用 。

注水井劈分系数计算新方法研究

如何实现注水井的科学、合理配注是注水开发油藏面临的一个难题。为了更精确地了解油水井在地下的注采关系,最重要的是确定注水井到生产井间的水量劈分情况。通过对以往劈分系数的研究及对所选井组中注采井的压力分析,根据压力波的前缘确定水驱前缘位置,并建立一种新的计算水井到油井间的劈分系数方法。该方法计算简便,能合理地计算出相连生产井的劈分注水量,为注水井配注提供理论依据。

高压共轨系统水击压力波动现象试验

柴油机高压共轨喷油系统中的水击压力波动对多次喷射的精确控制至关重要.使用电磁式共轨多次喷射装置,进行了水击压力波传播现象的试验研究.得出了单次、多次喷射条件下,喷射过程中及喷射结束后共轨和喷油器入口的压力时间曲线和喷油率曲线.研究了共轨系统水击现象产生的机理;解释了系统控制参数,亦即压力和喷油脉宽与水击压力波动的频率和振幅的关系;总结了水击压力波动对同一喷油器多次喷射和喷油器之间的顺序喷射的影响.

高地压低孔隙率煤层注水工艺设计

为了解决高地压低孔隙率煤层注水困难的问题,分析了煤层注水润湿煤体的过程,研究设计了添加渗透剂和高压预裂波动式注水方式,应用于高地压区低孔隙率煤层注;并在星村煤矿E3101东工作面实际应用,分别优设了适用于该工作面的注水用渗透剂、注水工艺参数。结果表明:E3101东工作面应用后,平均每孔多注水超过53 m3;全尘、呼尘的平均降尘率分别为32.9%、33.8%;虽然矿震频繁发生,但每次矿震释放的能量均在105 J以下,在回采过程中未发生冲击地压;工作面、回风隅角和回风流温度分别平均降低了1.075、0.525和0.475℃。采取这些措施提高了E3101东工作面的煤层注水量,取得了较好的降尘、防治冲击地压和降温效果。

区块整体调剖的压力指数决策技术

根据注水井试井公式，演化、推导出注水井压力指数ＰＩ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｄｅｘ）计算公式，并进行了室内岩心试验．室内试验结果证实，ＰＩ值与流量成正比；与渗透率具有双曲线关系；与注入截面面积反相关．这些规律与推导出的注水井ＰＩ值公式所表示的变量间关系一致．此外，室内试验还证实了平行管岩心复合ＰＩ值同其中高渗透率岩心的ＰＩ值接近；平行管中两个岩心的ＰＩ值、渗透率，随着调剖次数的增加各自向同一的ＰＩ值、渗透率值靠拢；调剖后随注水量的增加，岩心ＰＩ值先升高，后降低．该项技术已用于广利油田莱３８等区块．

喇萨杏油田开发过程中吸水指数变化规律

在油田注水开发过程中,吸水指数是衡量注水井注入效果好坏的重要指标之一。从渗流理论出发,根据油藏工程原理,以五点法井网为例,建立了无因次吸水指数的理论计算公式,并结合矿场实际,确定了喇萨杏油田不同含水阶段理论吸水指数和实际吸水指数的变化规律,其理论计算结果与应用小井距实际资料计算的吸水指数结果一致,表明该方法具有一定的适用性,可以为油田的合理配产、开发调整提供理论依据。

低—特低渗透油藏注水井吸水能力变化规律研究

结合新立油田注水开发矿场实际,通过对影响低-特低渗透油藏注水井吸水状况因素的研究与分析,系统阐述注水井吸水能力与储层渗透率、地层压力、注水压力及含水等指标之间的关系,研究了注水井吸水厚度与注水压力的关系,总结出不同类型注水井吸水指数变化规律和产生原因,并对裂缝性低-特低渗透油田注水开发中合理的注水调控政策提出了建议。

周期注水提高水驱效率技术研究

周期注水技术主要是通过油水交渗效应、毛管压力作用 ,增加注水波及体积 ,从而提高水驱采收率的技术。文中阐述了该技术的作用机理 ,并对影响周期注水开发效果的因素进行了分析 ,结果表明 :增加油水交渗量、稳压时间以及水的滞留系数 ,可以使周期注水的效果更加显著。该技术适用于亲水以及亲油油藏 。

基于高压注水试验的断层破碎带渗透特性研究

采用现场原位高压注水试验研究了巷道底板不同位置断层破碎带的渗透特性。共布置了3个测试孔,进行了5个轮次的注水试验,试验时一孔注水,其它孔水压监测。采用逐级增、降流量的试验路径,过程中连续记录注水流量、注水压力及监测孔水压值。研究发现:(1)在注水流量增加阶段,断层破碎带注水压力整体呈现"快增→突降→小幅波动"的变化过程,符合典型岩体水力劈裂压力曲线特征;(2)单孔多次高压注水劈裂压力差异较小,断层带劈裂裂隙具有较强愈合能力,重复注水试验产生新劈裂通道;(3)断层带注水劈裂压力、劈裂前初始渗透系数整体分别表现为随着测试点与巷道底板距离减小而减小、增加的趋势;(4)在同等注水流量条件下,流量减小阶段的水力隙宽明显大于流量增加阶段,劈裂后注水会导致了破碎带被冲蚀。把断层破碎带阻水强度与含水层水压的比值定义为断层带防突水安全系数,构建了断层带防突水安全评价方法,提出了断层突水防治措施。

煤层注水时有效围压对煤体渗透性的影响

针对煤层注水渗流过程中,煤体所受的有效围压对煤体渗透性影响很大的问题,通过自行研制的煤岩样渗透率测试系统,对有效围压与煤样渗透率之间作用规律进行了试验测试分析,得到了试验煤样渗透率与有效围压之间相互影响的拟合方程,以及煤样渗透率对有效围压的敏感性系数。结果表明,随着有效围压的增加,不同煤样的渗透率均规律下降,且满足一元二次多项式的变化规律,不同煤样渗透率对有效围压变化的敏感性相似。

脉动水驱孔隙压力传输规律数学模型

基于孔隙压力波波动力学理论,建立正弦波、锯齿波、三角波及梯形波4种变排量脉动波条件下储层内波动渗流模型,研究压力波传输的主控因素及其影响规律。结果表明:正弦波和梯形波在压力保持方面有较好作用;频率越低,脉动效果越好,频率为0.01~1 Hz效果较好(不同储层略有差异);渗透率越低,注入流体黏度越大,脉动压力波衰减越快;低频率、高振幅的脉动注水可有效延缓压力波衰减速度,扩大脉动水驱有效作用范围;采用稳定注入化学剂和脉动注水交互进行,一定程度上能减缓压力衰减速度,促进化学剂混合,提高最终采收率。

深基坑工程水压力计算及止水帷幕设计

深基坑支护工程中对于水的处理是非常关键的一个技术问题。对深基坑设计时水压力的计算和基坑降排水、止水设计等问题进行了讨论 ,并提出了水压力修正系数 (Kw)的经验公式 ,介绍了壁后注浆法、桩间摆喷止水帷幕法等止水措施。

高压旋喷桩防渗墙钻孔注水和压水试验检测对比研究

为保证土石围堰的渗流稳定性和减少渗水量,需要在堰体内施工防渗墙。高压旋喷桩由于施工速度快、成本低而在围堰防渗结构中广泛应用。采用钻孔压水和钻孔注水试验对高压旋喷桩防渗性进行检测,分析钻孔压水、钻孔常水头注水和钻孔降水头注水试验检测高压旋喷桩防渗墙渗透系数的试验原理和计算方法。在现场检测中选取若干根整体性较好的高压旋喷桩,在同一钻孔取芯孔内分别进行压水、常水头注水和降水头注水试验。通过对3种试验方法的渗透系数结果对比分析发现,在桩体通长整体性较好的情况下,三者得到的渗透系数比较接近,分段压水试验得出的渗透系数比通长注水试验的结果稍大,但没有量级上的差异。在桩体某段存在缺陷漏水点的情况下,分段压水试验能够发现桩体漏水点,通长注水试验可能难以准确发现桩体漏水部位,当取芯发现桩体不均匀时要避免采用通长注水试验。

油田区块整体调剖压力指数决策技术及应用

油田经长期注水开发 ,影响了油田的水驱采收率。通过多年调剖试验 ,总结出“区块整体调剖压力指数 (PI)决策技术” ,应用于濮城油田西区沙二上2 +3层系的调剖井 ,在 2 1口油井中见到增油效果。文中介绍PI决策技术的理论基础及用途 ,以及操作方法 ,评价了PI决策技术在该层系调剖井获得的效果。

基于水击波波形的波速反演方法试验研究

基于水击压力波的压裂诊断技术可用于快速判别裂缝位置,进而用于压裂工艺优选与施工参数优化。水击波波速是水击压力波诊断的关键参数,波速计算的读取方法对波速的准确性产生较大影响。为了精确计算水击波波速、减小波速变化引起的裂缝深度计算误差,搭建水击压力波试验系统,开展水平管路中压力波波速试验。使用4种方法计算压力波波速:描点读取压力突变点法、小波分解结合互相关函数法、描点读取水击周期法、基于频谱分析的水击周期法。以平均值、标准差及变异系数为指标,分析4种方法波速计算的数值结果与稳定性。在该试验中,针对10 kHz的采样频率,使用小波分解结合互相关函数法时优选出最优小波基函数为db4小波,最优分解层数为10层。使用双传感器计算的方法(描点读取压力突变点法与小波分解结合互相关函数法)得到的压力波波速高于单传感器计算得到的方法(描点读取水击周期法与基于频谱分析的水击周期法)。结果表明:双传感器法得到的波速范围为959.08 m/s至1111.11 m/s;单传感器法得到的波速范围为619.98 m/s至859.98 m/s。小波分解结合互相关函数方法在数据稳定性方面效果最好,可重复性最强;采用频谱分析的水击周期计算得到的标准差最大,可重复性最差。研究成果可供压裂停泵中水击波波速计算参考。

高含水期油藏层间压力结构差异量化方法研究

由于长期注水开发和层间非均质性影响,高含水期油藏各小层层间压力结构差异严重,掌握差异状况是合理调整的重要依据。针对现场分层测压资料少,单层压力资料获取困难的情况,应用渗流力学原理建立了高含水期地层层间压力结构差异量化数学模型,模型的关键参数可以通过生产数据计算获得。枣园油田的实例验证表明,高含水油藏层间压力存在明显差异,该方法能够确定各小层的压力差异状况。量化计算结果和实测资料相接近,有利于认清开发矛盾,为合理调整提供技术依据。