李光前

(中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司 工程技術(shù)研究院,遼寧 盤錦 124010)

電控機(jī)械找堵水工藝技術(shù)研究

李光前

(中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司 工程技術(shù)研究院,遼寧 盤錦 124010)

在油田開發(fā)的中后期,底水錐進(jìn)、油層水淹造成油井含水高,產(chǎn)量降低,甚至停產(chǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械找堵水工藝需要 2～3次管柱,靠液壓調(diào)層,受井內(nèi)壓力影響大,成功率低。電控機(jī)械找堵水工藝技術(shù)吸取了傳統(tǒng)機(jī)械找堵水工藝的優(yōu)點(diǎn),研制了電控找堵水開關(guān)和電纜脫接器,使用一次管柱,電纜和井下工具可以隨時(shí)對接和丟開,大大提高了找堵水的可靠性和成功率。

油井;堵水;電動開關(guān);電纜脫接器

Abstract:The oil field development will be obstructed by bottom water coning and water flooding in the inter mediary and later stage.It results high water cut,low produce orwell shut in.Traditional mechanicalwater detection and shutoff techniques need two or three trips,change layer by hydraulic pressure,so it is affected by the well pressure.The electrical-mechanical water detection and shut off technique use one trip.The hole tools are controlled by electric.The wireline can joint and divide at any time.It can develop the success rate and dependability ofwater detection and shut off.

Key words:oilwell;water shut off;electrical s witch;cable connecting tripping device

傳統(tǒng)機(jī)械找堵水工藝靠液壓控制找堵水開關(guān)狀態(tài),受井底壓力影響大,開關(guān)的狀態(tài)不容易判斷。針對以上問題,筆者結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)械找堵水工藝技術(shù),設(shè)計(jì)了電控找堵水開關(guān)和電纜脫接器等一系列工具,提出了電控機(jī)械找堵水工藝技術(shù)。電控機(jī)械找堵水技術(shù)只需一次管柱,可以在不停泵正常生產(chǎn)的情況下進(jìn)行井下調(diào)層,井下開關(guān)的狀態(tài)隨時(shí)可以查詢,結(jié)合編制的計(jì)算機(jī)軟件,操作簡單、方便、直觀,工具的多線冗余設(shè)計(jì)為以后的功能擴(kuò)充提供了接口。

1 工作原理

下入找堵水管柱,自下而上結(jié)構(gòu)為:倒錐絲堵 +尾管 +電動開關(guān) +封隔器 +篩管 +電纜脫接器下接頭 +電纜脫節(jié)器釋放接頭 +篩管密封外筒 +丟手 +磁定位短節(jié) +油管,應(yīng)用磁定位確定工具在井內(nèi)的位置。通過油管加壓坐封封隔器,投球加壓,完成丟手,起管柱提出篩管密封外筒和丟手上接頭,坐雙管井口。下抽油泵,再下入另一油管,深度超過抽油泵深度,安裝井口完井。

從空油管內(nèi)下入控制連接管柱,自下而上結(jié)構(gòu)為:倒錐 +加重短節(jié) +電纜脫接器上接頭 +加重桿+電纜,當(dāng)下至電纜脫接器下接頭處時(shí),輕探下接頭完成電纜脫接器的對接。使用地面計(jì)算機(jī)和配套軟件進(jìn)行連接檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格后,使用計(jì)算機(jī)控制軟件打開 1個(gè)產(chǎn)層的電動開關(guān),關(guān)閉其他層的電動開關(guān),通過對抽油泵井口出液取樣,判斷產(chǎn)層是否為出水層。按以上操作,依次檢驗(yàn)各產(chǎn)層的出水情況。

完成找水操作后,將所有的出水層的電動開關(guān)關(guān)閉,將油層的開關(guān)打開,完成堵水操作。

上提電纜,當(dāng)電纜脫接器上接頭提至釋放接頭處時(shí),電纜脫接器上下接頭脫開,繼續(xù)上提電纜取出井下工具,完成施工。施工管柱如圖1。

圖1 施工管柱結(jié)構(gòu)

2 井下主要部件結(jié)構(gòu)

2.1 電動開關(guān)

電動開關(guān)包括電動機(jī),電控單元,單向球閥,密封滑套等,如圖2。

電動開關(guān)之間采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接,各開關(guān)通過電控單元實(shí)現(xiàn)與地面計(jì)算機(jī)的通信,電纜采用2線電纜,通過電控單元的解碼實(shí)現(xiàn)對地面計(jì)算機(jī)發(fā)出指令的辨別。通過位置傳感器可以確定開關(guān)滑套的具體位置,從而判斷開關(guān)狀態(tài)的具體情況。

2.2 封隔器

封隔器采用帶有卡瓦和自驗(yàn)封功能的過電纜封隔器,目前市場上有多種具有此功能的封隔器,技術(shù)也比較成熟,性能優(yōu)良。

2.3 電纜脫接器

電纜脫接器是最關(guān)鍵的部件,要求下得去,接得牢,絕緣好,脫得開,起得出。雖然在本工藝中只需2根電纜就能滿足要求,但是為了以后的功能擴(kuò)展,將電纜脫接器設(shè)計(jì)成 8線接頭,以后可以方便進(jìn)行擴(kuò)展。電纜脫接器包括上接頭、下接頭和釋放接頭 3部分,如圖3～6。

圖2 電動開關(guān)結(jié)構(gòu)

圖3 電纜脫接器上接頭

圖4 電纜脫節(jié)器下接頭井下連接示意

圖5 電纜脫接器下接頭

將上接頭的插頭上部分使用絕緣樹脂進(jìn)行包裹,與下接頭的橡膠密封塞配合,可以實(shí)現(xiàn)對接后良好的絕緣。下接頭的導(dǎo)向槽可以引導(dǎo)上接頭插頭順利進(jìn)入插孔,完成對接。自鎖裝置保證在對接完畢后,上下接頭不會分開。當(dāng)作業(yè)完成后,上提電纜,當(dāng)釋放塊經(jīng)過釋放接頭時(shí),自鎖機(jī)構(gòu)被釋放,上下接頭分開。

圖6 電纜脫接器釋放接頭

3 地面部分

地面部分主要包括電纜絞車、電源、電控設(shè)備和控制軟件等。

3.1 電源和電控設(shè)備

考慮安全因素和井下工具的實(shí)際功率,采用 24 V直流穩(wěn)壓電源。在計(jì)算機(jī)軟件的控制下,電控設(shè)備與井下工具的電控單元進(jìn)行通信。井下電控單元處理信息的流程如圖7。

圖7 井下電控單元處理信息流程

3.2 控制軟件

控制軟件用來控制井下找堵水開關(guān)的動作和查看井下開關(guān)的狀態(tài)。將以前繁瑣的開泵、打壓等工作簡化為計(jì)算機(jī)上的鼠標(biāo)的點(diǎn)擊,大大減少了勞動強(qiáng)度,提高了工作效率。通過網(wǎng)絡(luò)控制器將各井電控設(shè)備相連,還可以實(shí)現(xiàn)油井的集中控制。

4 工程應(yīng)用

由于從油套環(huán)空下電纜,經(jīng)常發(fā)生儀器遇阻、遇卡和電纜纏繞油管柱等故障。例如,前蘇聯(lián)下井下儀器時(shí)電纜纏繞油管及儀器掉入井內(nèi)的事故率高達(dá)25%～30%;大慶油田應(yīng)用錄井鋼絲起下井下儀器,纏繞率為 20%,用電纜起下下井儀器纏繞率為 15%～20%[1]。為提高施工的成功率,防止電纜遇卡、纏繞油管等事故的發(fā)生,采用雙油管和雙管井口完井的方式。用一套油管下泵,另一套油管用來下電纜,這樣可以有效地避免電纜纏繞事故的發(fā)生。還可以進(jìn)行洗井和沖砂作業(yè)[2]。

遼河油田錦 2區(qū) 14-7431井在 2008年初含水由 10%突然上升到 100%,按地質(zhì)方案要求分三級三層找堵水。下入找堵水管柱,封隔器位置分別為:1 341.21、1 355.18、1 364.5 m。電纜脫接器下深為1 339.92 m。加壓坐封封隔器后,投球、丟手,起出油管和丟手頭。坐雙管井口,下抽油泵至 1 290 m,再下光油管至 1 298.8 m,裝好井口采油樹。從光油管內(nèi)下入控制連接管柱,完成電纜脫接器對接后,由地面計(jì)算機(jī)控制,按照從下往上的順序依次進(jìn)行找水,各產(chǎn)層數(shù)據(jù)如表1。

表1 各產(chǎn)層生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析為中間層出水,使用計(jì)算機(jī)控制軟件,將中間層開關(guān)關(guān)閉,將上、下 2層開關(guān)打開,結(jié)果日產(chǎn)液 15.8 m3,含水 9%。上提電纜,起出控制連接管柱,完成施工。目前,該井仍然在正常生產(chǎn)中。

5 結(jié)論

1) 電控機(jī)械找堵水工藝技術(shù)可以完成找堵水施工,采用電動開關(guān),換層方便。

2) 該技術(shù)適用于各種出水井的找堵水施工,還可以用來實(shí)現(xiàn)分層求產(chǎn)試油等工藝。

3) 通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)油井的網(wǎng)絡(luò)集中控制,實(shí)現(xiàn)油田數(shù)字化管理。

[1] 王 乾.環(huán)空測試中電纜纏繞油管的分析與排除[J].測井技術(shù),1993,17(3):233-238.

[2] 孫毓?jié)?陸重業(yè),姚 敏.雙管采油井口裝置概述[J].石油礦場機(jī)械,1992,21(3):33-38.

Study of Electrical-mechanical Water Detection and ShutOff Technique

LI Guang-qian
(Engineering Technology Research Institute,Greatwall Drilling Com pany of CNPC,Panjin124010,China)

TE934.1

B

1001-3482(2010)05-0043-03

2009-10-26

李光前 (1979-),男,河北樂亭人,2002年畢業(yè)于西南石油學(xué)院,現(xiàn)從事采油新技術(shù)的研究工作,E-mail:lgq-2@tom.com。