注水井迈入AI智能测调

油田开发中的分层注水工艺，曾经历固定式分层注水、钢丝投捞式分层注水以及电缆测调式分层注水三阶段。随着水驱油田进入高含水开发期，同时电子、信息与人工智能等新技术持续涌现，分层注水工艺逐步进入第四代智能测调阶段，相关研究也正朝着更高程度的智能化迈进。

以“桥式偏心+钢管电缆直读测调”为主要架构的智能分层注水技术，已在油田注水领域实现了规模化落地，显著提升了注水井的测调效率，并有效缩短测调周期。

近年来，数字化分层注水的研究与应用呈现快速扩展态势。其中，预置电缆式分层注水技术尤具代表性。部分工艺已具备可投捞式的实时监测能力。分层注水技术将电池、传感器、控制器、无线通信天线等关键部件全部集成到配水器上，从而实现自动测调与参数监测。其主要组成包括可投捞一体化智能配水器、力感定位投捞工具、接力通信系统、地面控制系统以及偏心分层管柱。

所谓智能化分层注水技术，概括而言，关键在于可充电式、预置电缆式以及流量测量三项核心技术。

可充电式实时监测分层注水工艺的关键是可充电一体化配水器，涵盖电源模块、远程双向通信模块、参数采集模块、主控单元模块与流量调控模块等。其中，电源模块包含非接触电源转换模块、电源管理系统以及高能充电电池；远程双向通信模块由天线、电力载波模块和无线通信模块构成；参数采集模块由一路温度传感器、两路压力传感器（用于获取地层压力与注水管内压力）以及涡街流量传感器组成；主控单元模块负责对配水器各功能模块的控制电路进行集中管理，是完成整体调配工作的核心；流量调控模块则包括大扭矩直流减速电动机、传动总成以及流量控制阀。

预置电缆式分层注水技术借鉴智能完井思路，将智能配水器长期部署在井下，并通过外置电缆把井下配水器与地面控制平台连通，实现对分层压力、注入量等参数的实时采集与监测，同时可自动调整分层注入量，用于完成储层参数采集与注水调配；此外，它还能稳定为井下智能装置供电。流量测量则是分层注水工艺中最关键的技术环节。在以往工艺中，受地层压力波动与水嘴堵塞等因素影响，流量测量往往误差较大，造成实际注入量偏离设计注水量，进而降低注水合格率。

要在分层注水工艺中实现井下注入水量的在线采集与监控、同步反映单井各层段注水量的变化、自动读取流量计反馈信号，并完成注水量的智能调节，必须依托智能测控技术。井下温度、压力、流量等信息的实时监测与存储，是井下测控系统的核心支撑。

无线通信技术主要用于非预置电缆式的智能分层注水工艺。注水作业期间，智能配水器会对井下温度、压力、流量信息进行实时采集并存入存储器；当需要进行通信时，由井上投入测调仪，使通信短节与配水器建立无线连接，完成数据读取与指令发送，随后再借助电缆传输方式将读取结果回传至地面。

智能化将成为未来油田井下装备的重要发展方向。分层注水系统的智能化重点主要体现在井下数据的实时监测，以及水嘴开度值的自动测调。井下数据实时监测指智能分层注水技术能够对地层压力、温度、配注量等指标的变化进行实时采集；而水嘴开度值自动测调则要求系统基于控制算法，将采集数据作为对比的初始值与预设值进行匹配，通过智能优化得到渗透层所需注水量，实现水嘴开度的自动控制，从而达到对配水器井下配注量的实时调节。

目前，刘合院士团队针对水驱分层开采的技术研究，已经不再局限于数字化分层注水，而是进一步拓展到智能化水驱注采一体化技术。简单来说，就是实现数字化的分层注水、分层采油以及人工举升，并对注入剖面、产液剖面和人工举升生产数据进行实时监测，推动井场“无人测试”“无人施工”。同时还需搭建注采与油藏工程一体化平台，用于优化智能化注采方案并落实工程实施。智能化水驱注采一体化技术研究将有力推动水驱开发形成精细化、高效化的新模式，提升水驱开发效果与采收率。