劉艷霞，姜廣彬，郭林園，聶文龍，許玲玲，張國(guó)玉

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng)257000） ＊

空心可調(diào)配水器優(yōu)化研究與應(yīng)用

劉艷霞，姜廣彬，郭林園，聶文龍，許玲玲，張國(guó)玉

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng)257000）＊

針對(duì)目前空心式分層注水工藝技術(shù)存在的測(cè)調(diào)工作量大、水嘴調(diào)節(jié)難度大、分注管柱局限性等問題，研制了空心可調(diào)配水器。結(jié)合測(cè)調(diào)一體化技術(shù)，采用邊測(cè)邊調(diào)的方式對(duì)注水井同時(shí)進(jìn)行測(cè)試與調(diào)配，不需進(jìn)行吸水指示曲線測(cè)定和水嘴計(jì)算，儀器一次下井實(shí)時(shí)測(cè)試和調(diào)配各個(gè)層位。調(diào)配方法更符合注水井工作狀態(tài)，避免了分層測(cè)試的壓力影響，使配注量調(diào)節(jié)更準(zhǔn)確，同時(shí)提高了工作效率，減小了工作量。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用50多井次，平均測(cè)調(diào)時(shí)間由24h縮短至8h，調(diào)配準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。

空心可調(diào)配水器；測(cè)試調(diào)配；注水井

目前采用的空心式分層注水工藝技術(shù)，存在以下問題：①分層注水井測(cè)調(diào)工作量大，為了滿足各層配注要求，常規(guī)的注水調(diào)配需要測(cè)吸水指示曲線、通過配注計(jì)算各層水嘴等多個(gè)工序，同時(shí)，受注水水質(zhì)等因素影響，在注水后期測(cè)試調(diào)配時(shí)容易造成卡阻；②水嘴節(jié)流方式調(diào)配難度大，以水嘴節(jié)流進(jìn)行各層注水量調(diào)配，由于測(cè)地層吸水指示曲線等過程的誤差，要想達(dá)到各層的精確配注非常困難［1－2］；③分注管柱各有局限性，目前的偏心分注管柱可以滿足多層配注（4層以上）的要求，但部分井的投撈成功率不理想，空心分注管柱投撈測(cè)試方便，但分注層數(shù)受限制［3］。

采用同尺寸空心可調(diào)配水器代替常規(guī)配水器的液控注水井空心測(cè)調(diào)一體化技術(shù)，解決了傳統(tǒng)空心配水工藝分層級(jí)數(shù)的受限問題，實(shí)現(xiàn)了不限級(jí)數(shù)的分層注水。該技術(shù)通過電纜絞車，把一體化測(cè)調(diào)儀下入到空心可調(diào)式配水器內(nèi)，通過地面控制，利用地面控制軟件實(shí)時(shí)觀察井底流量、壓力、溫度的變化情況，將測(cè)試和調(diào)配工作1步完成，驗(yàn)封時(shí)也無需分級(jí)驗(yàn)封，只需1次作業(yè)便可實(shí)現(xiàn)全井所有層位的驗(yàn)封工作［4－5］。

1 可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有配水器設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了拉套式、旋轉(zhuǎn)套式和閥片式3種可調(diào)配水器。

1.1 拉套式可調(diào)配水器

拉套式可調(diào)配水器主要由上下接頭、旋轉(zhuǎn)套、防旋套管、開關(guān)套等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 拉套式可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)

拉套式可調(diào)配水器的密封方式為滑套密封方式。工作時(shí)，一體化測(cè)試調(diào)控儀下入可調(diào)配水器中心位置，連接臂在電機(jī)的帶動(dòng)下張開，卡住旋轉(zhuǎn)開關(guān)套的鍵孔，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)套旋轉(zhuǎn)。上面的導(dǎo)程槽在旋轉(zhuǎn)過程中帶動(dòng)卡在其中間的導(dǎo)向銷上、下運(yùn)動(dòng)，完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換［6－7］。導(dǎo)向銷跟開關(guān)套襯套及開關(guān)套連接在一起，兩者會(huì)隨著導(dǎo)向銷的上、下運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向銷上、下運(yùn)動(dòng)的過程中帶動(dòng)導(dǎo)向套和開關(guān)套上、下運(yùn)動(dòng)，從而來控制出水口的大小，以此來控制出水量的大小。

1.2 旋轉(zhuǎn)套式可調(diào)配水器

旋轉(zhuǎn)套式可調(diào)配水器主要有上下接頭、旋轉(zhuǎn)套、連接套、彈簧、固定螺套等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)套式可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)

其工作原理與拉套式可調(diào)配水器是一樣的，也是將一體化測(cè)調(diào)儀下到位后，防轉(zhuǎn)套管卡槽定位，旋轉(zhuǎn)套卡槽定位轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)套式可調(diào)配水器直接通過旋轉(zhuǎn)套的水嘴與上接頭外套的水嘴配合從而控制注水量的大小。

1.3 閥片式可調(diào)配水器

閥片式可調(diào)配水器主要包括上下接頭、中心管、防轉(zhuǎn)套管、旋轉(zhuǎn)芯子、固定閥座、活動(dòng)閥、壓簧、定位段等部分，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 閥片式可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)

其工作原理與以上2個(gè)配水器一樣，測(cè)調(diào)儀到位后，連接臂在電機(jī)的帶動(dòng)下張開，卡住旋轉(zhuǎn)芯子的鍵孔，由于內(nèi)彈簧的存在使旋轉(zhuǎn)芯子頂住上、下閥片至水嘴處。旋轉(zhuǎn)芯子旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)上閥片旋轉(zhuǎn)，從而使其與下閥片上的過水口的重合度發(fā)生變化，以此來調(diào)節(jié)出水量大小。可調(diào)水量0～500m3／d；最大耐壓60MPa；耐溫150℃；可以無限級(jí)使用。

2 配水器試驗(yàn)及優(yōu)選

由于注水井腐蝕嚴(yán)重，為了提高配水器的防腐性能，選擇不銹鋼材料2Cr13。對(duì)試制的3種配水器進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，以進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)選［8］。

2.1 優(yōu)選試驗(yàn)

如圖4所示，將閥片式可調(diào)配水器、拉套式可調(diào)配水器、旋轉(zhuǎn)套式可調(diào)配水器依次連接好，在最上一級(jí)配水器上連接2m油管短節(jié)，上面接三通接頭，三通接頭的正上方連接防噴器，三通側(cè)接頭連接電動(dòng)增壓泵，防噴器為了一體化測(cè)調(diào)儀測(cè)調(diào)時(shí)起防噴作用。

將3種不同型式配水器與試驗(yàn)裝置相連接，并將其連接到電動(dòng)試壓泵上，檢查無誤后，啟動(dòng)試壓泵進(jìn)行試驗(yàn)。啟動(dòng)一體化測(cè)調(diào)儀對(duì)配水器進(jìn)行調(diào)整，觀察并記錄電壓、電流以及泵壓變化情況，并根據(jù)排量及時(shí)間計(jì)算流量變化。反復(fù)進(jìn)行上述步驟，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，將配水器完全關(guān)閉，增壓至20 MPa，觀察配水器的密封情況。

圖4 可調(diào)配水器優(yōu)選試驗(yàn)流程

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及優(yōu)選

3種配水器基本符合技術(shù)指標(biāo)要求，但拉套式配水器調(diào)配工作電流偏大，閥片式和旋轉(zhuǎn)套式配水器調(diào)配電流相對(duì)來說較小，旋轉(zhuǎn)套式配水器有少量滲漏，需進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證其工作性能和可靠性，數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1的數(shù)據(jù)及試驗(yàn)過程分析，可得出優(yōu)選結(jié)論：

1） 拉套式可調(diào)配水器調(diào)配所需的工作電流明顯高于旋轉(zhuǎn)套式和閥片式配水器。從結(jié)構(gòu)角度分析，拉套式配水器是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在此過程中，存在力的浪費(fèi)，其中一部分力隨著切向槽而消失，能夠推動(dòng)開關(guān)套開啟與關(guān)閉的力較小，故傳動(dòng)效率較低。

2） 旋轉(zhuǎn)套式配水器的調(diào)配電流是最小的，但是在壓力較大時(shí)，旋轉(zhuǎn)套式配水器會(huì)有一定的泄漏。原因是由于旋轉(zhuǎn)密封的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)芯子與配水器主體可能配合不好，故而對(duì)加工精度的要求很高。

3） 綜合來看，應(yīng)選擇閥片式配水器，其閥片式密封結(jié)構(gòu)保證了配水器的密封性；同時(shí)，上下閥片間的接觸面較小，故而調(diào)配時(shí)需要的扭矩小，工作電流低，靈敏度高。

表1 3種不同配水器室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

空心可調(diào)配水器測(cè)調(diào)一體化技術(shù)原本是為解決海上油田測(cè)調(diào)施工工作量大的問題而研究實(shí)施的一項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過應(yīng)用發(fā)現(xiàn)在陸上油田注水井同樣具有很好的效果。

該技術(shù)在東辛采油廠的營(yíng)12、辛9區(qū)等共應(yīng)用50余井次，1次施工成功率達(dá)到98%，最大井斜角24.8°，封隔器最大下深2 650m，單井平均測(cè)調(diào)時(shí)間由24h縮短至8h，累計(jì)增注52 200m3，調(diào)配準(zhǔn)確率大幅提高，由33%調(diào)高至90%，對(duì)應(yīng)油井日增油5.1t，大幅提高了測(cè)調(diào)精度，同時(shí)有效解決了調(diào)配誤差大等問題，取得了很好的應(yīng)用效果。一體化技術(shù)施工應(yīng)用參數(shù)如表2。

表2 陸地采油廠空心可調(diào)配水器測(cè)調(diào)一體化技術(shù)施工應(yīng)用參數(shù)

續(xù)表2

4 結(jié)論

1） 閥片式空心可調(diào)配水器測(cè)調(diào)一體化技術(shù)在勝利油田陸上采油廠應(yīng)用50余井次，1次施工成功率達(dá)到98%，取得了很好的應(yīng)用效果。

2） 該技術(shù)調(diào)配方法更加符合注水井工作狀態(tài)，配注量調(diào)節(jié)更加準(zhǔn)確，工作效率大幅提高。

3） 閥片式空心可調(diào)配水器調(diào)配靈活，下入個(gè)數(shù)不受限制，流量線性調(diào)節(jié)，調(diào)參精確。

4） 空心配水器測(cè)調(diào)一體化注水工藝技術(shù)在注聚區(qū)塊或者水中含有較多原油的情況下，由于原油或其他雜質(zhì)附著在測(cè)調(diào)儀電磁流量計(jì)部分，可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)調(diào)不正常、配注不準(zhǔn)確的問題。因此在應(yīng)用該工藝的過程中，遇到該情況時(shí)，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行徹底洗井。

［1］ 李常友，劉明慧，賈兆軍，等.液控式分層注水工藝技術(shù)［J］.石油機(jī)械，2008，36（9）：102－104.

［2］ 姜廣彬，鄭金中，張國(guó)玉，等.埕島油田3種分層防砂分層注水技術(shù)分析［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（8）：71－74.

［3］ 王增林，辛林濤，崔玉海，等.埕島淺海油田注水管柱及配套工藝技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2001，23（3）：64.

［4］ 姜廣彬，李常友，張國(guó)玉，等.注水井空心配水器一體化測(cè)調(diào)技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2011，23（4）：99－101.

［5］ 呂億明，王 百，黃 偉，等.水平井找水測(cè)試一體化工藝技術(shù)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（2）：93－95.

［6］ 趙奇祥.新型投撈式恒流配水器設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（7）：49－53.

［7］ 楊建斌，王鳳秋，戴志宏，等.大通徑導(dǎo)流器研制與應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（7）：80－81.

［8］ 孫桂玲，竇守進(jìn)，關(guān) 巍，等.雙通路偏心分注技術(shù)適應(yīng)性改進(jìn)與試驗(yàn)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（7）：84－89.

Optimization Study and Application of Integrated Hollow Water Segregator

LIU Yan－xia，JIANG Guang－bin，GUO Lin－yuan，NIE Wen－long，XU Ling－ling，ZHANG Guo－yu
（Oil Prodution Technology Institute，Shengli Oilfield，Dongying257000，China）

Integrated hollow water segregator was developed for there were many problems existed was the hollow separated layer water injection technology such as the mass work in allocating，the difficulties in the adjusting of water gate and the limitations of the tubular column.Working together with other allocating instruments，the segregator could test and allocate all the layers simultaneously without the measurement of bibulous instructions curve and the calculation of water gate.This allocating method is more congruously to the normal conditions of the injection wells.It avoids the effects of pressure in zonal testing and makes the allocation more accurate and efficient.It has been used in the oilfield for more than 50times with allocating accuracy above 90%.And it shortened the allocating time from 24hours to 8hours.

hollow water segregator；testing and allocating；water injection well

1001－3482（2012）07－0074－04

TE934.1

A

2012－01－22

勝利油田分公司科技推廣項(xiàng)目“注水井智能測(cè)調(diào)一體化技術(shù)推廣應(yīng)用”（YT1121）

劉艷霞（1980－），女，山東威海人，碩士，主要從事淺海采油工藝技術(shù)研究，E－mail：lucialyx＠163.com。