1、中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-100-三星推荐水平井产能高，故广泛应用于海上油田开发，但由于边底水水侵以及跟趾效应的影响，含水率上升较快，容易过早水淹。目前，各种类型的智能控水工具包括 ICV、ICD、AICD 等已广泛应用。主要通过自身的特殊结构对通过的流体产生附加阻力压降，降低高出水层位的产水量，从而发挥控水作用。分仓式智能控水工具（图 1）是在这些控水工具的基础上集成示踪短节、智能开关、封隔器等装置（图 2），通过封隔器实现水平井分段，根据示踪剂识别出水层位，克服传统的机械开关滑套必
2、须通过钢丝进行开关控制的问题，无需动管柱，实现了主动卡控水。常规实验模拟装置功能较单一，无法对其开关可靠性、最大过液能力等性能进行评价，因此本文针对分仓式智能控水工具的性能检测要求，设计了一套具有针对性的评价实验装置，为下一步海上油田现场应用奠定了技术基础。实验装置分仓式智能控水工具性能评价实验装置如图 3 所示，主要由环空封隔器、控水总成、压力/温度传感器、电磁流量计、高压泵、储水罐、控制柜等组成。控水工具实验装置控水工具实验工装（图 4）主要用来测试不同型号控水行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度图 1 分仓式智能控水工具图 2 控水装置总成一种分仓
3、式智能控水工具性能评价装置胡泽根 席艺霖 李明峰 马宇奔 郭宏峰 张斌斌胡泽根 席艺霖 李明峰 马宇奔 郭宏峰 张斌斌中海油田服务股份有限公司油田生产事业部胡泽根（1980），硕士，中级工程师，主要从事海上油田完井工艺技术研究。-101-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期三星推荐工具的功能，包括工具的过流量测试、工具开关测试和检验。根据实际需要，该实验工装也可以测不同含水率下控水阀的控水效果。工装模拟井下生产状况原理如下：采用7套管模拟井筒，将智能控水总成安装在井筒内部，工具在模拟井筒中由两个特
4、定的密封短节将井筒分为三段，按照工具预设的压力，对控水总成进行开关设置，从工装外端进行状态验证，同时在端部对工具进行流量测试。实验工装性能参数如表1所示，特性如下：1）具有测试多种规格工具的特性：设计基管为 7套管，可满足 7以下的控水工具；2）独立的密封短节设计（替代封隔器），结构简单，安装方便，满足不同工具的分仓要求；3）独特的基座设计和卡箍设计可满足工装的水平定位和三位一体的同轴型及安装和拆卸的便捷性；4）具有实现工具的多段定位状态设置和验证，也可测定控水工具的不同产液的标定。表 1 工装性能参数表参数名称参数值外径7（178mm）最小内径6.25（159mm）工具长度8 178mm上部
5、连接扣型3 ZG-BOX下部连接扣型3 ZG-BOX耐温80最大工作压差3 000psi密封形式弹性密封抗拉强度464T基座材质N80基管材质N80使用环境标准环境数据采集与控制系统整套工装配备有先进的智能数字设置和数显记录系统，同时配备相关的辅助加热和电控系统。数据采集与控制系统由测量部分、监视部分和控制部分组成。DTM 软件是无纸记录仪的上位机管理软件（图 5），是与仪表相配套的辅助软件，用来对无纸记录仪数据进行采集、转存、分析、输出的应用程序。实验测试分仓式智能控水工具性能评价实验装置属于高压装备（压力 20MPa），要求安装在相对密闭的安全空间，并在实验装置周围设置安全隔离带。工具试压
6、检验步骤如下：1）按照分仓式智能控水模拟装置示意图将环空封隔器、控水总成、压力/温度传感器、电磁流量计等安装于7套管，并将高压泵、储水罐、控制柜等与 7套管连接；图 5 DTM 软件操作界面图 4 控水工具实验工装结构示意图图 3 分仓式模拟实验装置2）储水罐加水至 2/3 处，控制柜电源打开；3）打开所有注水阀门，待排完空气后，关闭；4）在控制柜处，调节高压泵频率（050Hz），将高压泵超压保护设为 10MPa，从顶端向井筒内环空注水，在控制柜处记录压力，待压力升高至 10MPa 后，停泵；5）稳压 5min，若装置无泄漏，泄压，试压结束。开关压力及功能可靠性测试为了准确模拟油井实际生产状况
7、，智能开关初始状态为图 6 注水阀门位置图中国科技信息 2023 年第 7 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-102-三星推荐表 2 不同压力下智能开关状态表序号压力/MPa智能开关状态1#2#3#10开开开25关开开38开关开411关开关55开开关611关关开78开开开最大过液能力测试步骤在做排量实验时需要接防砂泵进行大排量循环清水，将防砂泵与井筒底部连接，防砂水罐与井筒顶部连接，检查各连接接头（图 3），实验步骤如下：1）设备试压，逐渐将压力从 500psi 阶梯升高至 3 000psi，稳压 15min，检查设备连接状况
8、，确保无漏失；2）防砂泵启泵，设置泵排量为 3bpm，将水罐中的清水从模拟井筒底部泵入，泵注时间 5min，记录压力传感器显示值，电磁流量计数值，分析 3bpm（686m3/d）液量下控水总成的最大产液能力；3）将 防 砂 泵 排 量 提 高 至4/5/6/7bpm，重 复 步 骤（2），分 析4/5/6/7bpm（915/1144/1373/1602m3/d）液量下控水总成的最大产液能力；4）防砂泵停泵，待压力传感器显示值降至 0 后，拆卸实验装置，清理现场，实验结束。实验装置检验与应用开关压力及功能可靠性测试本次实验测试，智能开关初始状态为“全关”，按照表 3 压力及顺序从油管顶部打压（表
9、 3），每打完一次压后，确认智能开关的开关状态。结果发现 1#、2#、3#智能开关的开关压力与设计开关压力一致，在不同打压压力下，不同井段的智能开关性能良好。打 压 曲 线 如 图 7 所 示，智 能 开 关初始状态为全关，先从油管顶部打压至11MPa，之后关闭 1#、2#注水阀门，打开 3#注水阀门，向控水总成环空打液，油管顶部有水流出，随后第三段井筒压力升至 0.1MPa，之后随着泵频率的增加，第三段井筒压力不再增加，证明 3#智能开关已打开。按实验步骤分别验证1#、2#智能开关，发现它们均被打开（图 7）；再从油管顶部“全开”。（1）智能开关状态判断1）检查注水阀门状态（图 6），关闭
10、2#、3#注水阀门，打开1#注水阀门，在控制柜处，调节高压泵频率（050Hz），通过环空向第一段井筒打液，观察油管顶部是否有水流出，判断 1#智能开关初始状态；2）检查注水阀门状态，关闭 1#、3#注水阀门，打开2#注水阀门，在控制柜处，调节高压泵频率（050Hz），通过环空向第二段井筒打液，观察油管顶部是否有水流出，判断 2#智能开关初始状态；3）检查注水阀门状态，关闭 1#、2#注水阀门，打开3#注水阀门，在控制柜处，调节高压泵频率（050Hz），通过环空向第三段井筒打液，观察油管顶部是否有水流出，判断 3#智能开关初始状态。（2）智能开关压力及功能可靠性测试按照表 2 压力及顺序从油管顶
11、部打压，每打完一次压后，按照步骤（1）操作过程确认智能开关状态。三段智能开关的设计压力从油管顶部到端部分别为 5MPa、8MPa、11MPa。图 8 实验压力记录图（2）图 7 实验压力记录图（1）-103-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 7 期三星推荐图 10 不同流量下的压差曲线图图 9 实验压力记录图（3）表 3 不同压力下智能开关状态表序号压力/MPa智能开关状态1#2#3#10关关关211开开开38关关开45开关开最大过液能力测试最大产液能力实验结果与理论计算结果差别不大（图10），流量为
12、1 622m3/d时，压差为 1.64MPa，表明分仓式智能控水工具在大液量生产过程中，流体流动产生的压耗损失较小，可以满足海上油田水平井生产后期“以液带油”的生产需要。结语1）分仓式智能控水工具可以满足海上油田水平井生产后期控水需求，通过井口液压控制直接关闭出水严重的水淹段，实现了主动卡控水，同时具备更为可观的最大产液能力，对此设计了相应的性能评价实验装置，具有操作方便、自动化程度高等优点。2）分仓式智能控水工具性能评价实验装置能够对其开关压力、开关性能以及最大产液能力进行准确、安全地检测，具有较强的应用价值，提高了实验效率和准确率，为加快工艺设计和工具研发进度提供了有力支持。3）该实验装置抗压能力强，安全性高，为分仓式智能控水工具海上油田现场应用奠定了技术基础。打压至 8MPa，将注水阀门全部开启，向控水总成环空打液，油管顶部有水流出，随后第三段井筒压力升至 0.1MPa，其他井段压力不变，表明打压至 8MPa，1#、2#智能开关均已关闭（图 8）；最后从油管顶部打压至 5MPa，关闭 2#、3#注水阀门，打开 1#注水阀门，向控水总成环空打液，油管顶部有水流出，随后第一段井筒压力升至 0.1MPa，证明1#智能开关已打开（图 9）。
