3000米井下“智能開關”激活潛力油層
* 來源 :中國石化報 * 發(fā)表時間 : 2025-8-22 8:07:00 * 瀏覽 : 519
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9井抽油機日夜運轉。今年以來，這口井累計增油135噸，減少無效液量3180噸。創(chuàng)造這一效益的玄機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，如同3000米井下的“智能開關”，能自動辨識高含水層與潛力油層，精準控水引油，成為老油田效益開發(fā)的新引擎。截至目前，智能分采技術已在48個區(qū)塊成功應用，精準識別層系78套，累計降低無效液量38.7萬立方米，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鍵支撐。
勇闖技術“無人區(qū)”
歷經(jīng)近50年高速開發(fā)，中原油田已進入高含水開發(fā)后期，采出液含水率高達94.8%。注入地下的水流，常常沿著“優(yōu)勢通道”竄入井筒，擠占壓力較低的潛力油層，把剩余油逼進地層的“犄角旮旯”，致使原油盈虧平衡點難以下降，制約老油田效益開發(fā)。
面對困境，中原油田組建專項攻關團隊，對油田高含水開發(fā)現(xiàn)狀展開全面調(diào)研，詳細了解油井生產(chǎn)情況和堵水過程中遇到的難題。通過海量數(shù)據(jù)分析，團隊掌握了高含水層和潛力油層的分布特征、竄流規(guī)律等關鍵信息。
一個大膽的想法在團隊中萌生：能不能造一個“智能開關”，讓它在3000米深的井下精準識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？
懷揣著這個想法，團隊開啟了艱難的探索。他們廣泛借鑒國內(nèi)外相關領域的先進理念和技術，結合中原油田的實際情況，對智能分采裝置的工作原理、結構設計、功能實現(xiàn)等進行了一次又一次的論證與優(yōu)化，最終形成智能分采技術完整方案，向著這片技術 “無人區(qū)” 發(fā)起沖擊。
“螺螄殼”里鑄精器
“別說實現(xiàn)精準識別和自動開關了，光是把傳感器、控制器這些部件塞進120毫米的井筒，都像在螺螄殼里做道場?！眻F隊成員、中原油田石油工程技術研究院自動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，攻關團隊1毫米1毫米地壓縮部件尺寸，光是裝置結構就調(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雜的環(huán)境?！翱刂齐娐吩诔叵潞煤玫模贿M高溫箱就‘歇菜’?！绷_代亮回憶道。
為攻克難關，團隊精選耐150攝氏度高溫的控制元件和高強度不銹鋼材料，針對不同井況開展適應性實驗，成功解決裝置在高鹽環(huán)境下信號傳輸不穩(wěn)定的問題。為最大限度確保裝置入井后的可靠性，他們把每組高溫測試從72小時延長到168小時，骨干工程師主動“住進”實驗室，開啟“白加黑”連軸轉模式。歷經(jīng)艱難測試，第一代智能分采裝置于2019年在濮城采油廠濮143井成功應用，采出液含水下降20%，產(chǎn)量實現(xiàn)翻番。
“按照中原油田5.7億噸探明地質(zhì)儲量計算，采收率每提高1%，就能多產(chǎn)600萬噸原油，這對我們意義重大?！庇吞锔笨偣こ處煛⑹凸こ碳夹g研究院院長牛保倫說。
技術迭代提升功能
新衛(wèi)107井應用最新迭代的智能分采裝置后，僅用20天就完成了3個油層的精準調(diào)控，單井日增油2噸，較早期技術應用效率提升 40%。這一成果，正是中原油田智能分采技術持續(xù)迭代升級的生動體現(xiàn)。
智能分采技術的核心在于在井下精準識別油層與含水層。而這一核心功能的實現(xiàn)，離不開技術的不斷迭代，從最初只能兩級兩段分層認識，到如今可精準調(diào)控5個以上層段，從信號傳輸耗時超120分鐘，到現(xiàn)在不到半小時就及時響應，每一次迭代都讓核心功能更穩(wěn)定、高效。
此外，團隊發(fā)現(xiàn)電池續(xù)航也是影響技術規(guī)模化應用的關鍵瓶頸。早期裝置電池壽命僅6個月，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。技術人員通過優(yōu)化電路設計、采用低功耗芯片，將電池休眠時段的耗電量由毫安級降低到微安級，最終將電池壽命延長至2年。在元器件選用上，最初部分核心部件依賴進口，不僅價格高昂，而且供貨周期長。團隊對進口元器件進行國產(chǎn)化替代攻關，通過反復測試和調(diào)試，最終實現(xiàn)了所有元器件的國產(chǎn)化，擺脫了對進口元器件的依賴。
目前，智能分采技術已更新至第3代，并成功在中原油田54口井應用。其中，“找堵水井下開關器”成果獲國家知識產(chǎn)權局發(fā)明專利授權。