劉合，肖國華，孫福超，裴曉含，胡慧莉，耿海濤，李良川

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油冀東油田公司鉆采工藝研究院）

新型大斜度井同心分層注水技術(shù)

劉合1，肖國華2，孫福超1，裴曉含1，胡慧莉2，耿海濤2，李良川2

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油冀東油田公司鉆采工藝研究院）

針對現(xiàn)有偏心分層注水工藝井下水嘴投撈成功率低、儀器與水嘴對接效率低以及分層流量測試精度低，難以滿足大斜度井分注和測調(diào)需要的問題，提出了新型大斜度井同心分層注水工藝技術(shù)。該技術(shù)采用同心測調(diào)方案，測試儀器與井下配水器采用同心對接方式，大斜度井對接成功率高；井下配水器采用橋式通道設(shè)計，可以有效消除層間干擾的影響，提高測調(diào)效率；水量調(diào)節(jié)采用偏心閥設(shè)計，全關(guān)狀態(tài)漏失量小，調(diào)節(jié)扭矩小，配水更加容易；測試方面兼容集流測試和非集流測試功能，滿足小水量的測試需求；實現(xiàn)電纜在線直讀驗封，皮囊密封狀態(tài)可監(jiān)測，一次下井完成全部驗封作業(yè)。測調(diào)期間可以實現(xiàn)任意層段分層流量、壓力、溫度等多個參數(shù)的在線直讀測試，以及配注量的自動測調(diào)，無需投撈作業(yè)，顯著提高測調(diào)效率。截至目前，現(xiàn)場試驗11口井，最大井斜55°，流量測試誤差小于5%，3層井驗封和測調(diào)時間1 d以內(nèi)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有測調(diào)效率高、精度高、成本低等特點(diǎn)。圖11參10

大斜度井；同心分層注水技術(shù)；電纜直讀測調(diào)；電纜直讀驗封；配注量自動測調(diào)；測調(diào)效率

1 問題的提出

注水是保持油層壓力、實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和改善油田開發(fā)效果的有效方法。發(fā)展分層注水技術(shù)，實現(xiàn)有效注水，是高含水后期、特高含水期繼續(xù)提高水驅(qū)采收率的主攻方向之一[1-3]。

近年來，隨著油田開發(fā)的不斷深入和鉆井水平的不斷提高，各類定向井、大斜度井不斷增多。以國內(nèi)典型油田為例：中國石油冀東油田地處灘海，采用人工島方式開發(fā)，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井斜大。其中南堡油田井斜角30°～45°的井占46%，46°～60°的井占24%，最大井斜70°，平均井深達(dá)3 200 m[4]。中國石油長慶油田多采用叢式井組，定向井占總井?dāng)?shù)90%以上，井斜20°～50°，井深2 200～3 000 m[5]。中國海洋石油海上油田采用平臺式開發(fā)，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大斜度井普遍[6]。

對于大斜度井分層注水和測調(diào)，在直井上成熟應(yīng)

用的偏心分層注水以及配套的鋼絲投撈測調(diào)和電纜直讀測調(diào)適應(yīng)性差，主要問題如下。

③采用橋式通道設(shè)計，可有效消除層間干擾影響，提高測調(diào)精度，為實現(xiàn)單層直接測試提供必要條件。

護(hù)肝劑樣品（液體制劑），由天津市第一中心醫(yī)院重點(diǎn)實驗室自行研制，批號分別為20160823（S1）、20160919（S2）、20160927（S3）、20161027（S4）、20161116（S5）、20161129（S6）、20161219（S7）、20170329（S8）、20170419（S9）、20170427（S10）。

為了解決大斜度井分層注水和測試難題，本文提出一種新型大斜度井分層注水技術(shù)，具有同心對接、同心調(diào)整、偏心閥設(shè)計、橋式通道、單層流量壓力直接測試和在線直讀驗封等特點(diǎn)，無需投撈水嘴，井下儀器與配水器對接成功率高，為解決大斜度井的分層注水和測調(diào)難題提供了一種新的工程技術(shù)手段。

2 新型大斜度井分層注水關(guān)鍵技術(shù)

第3級驗封曲線反映第3級封隔器的密封狀態(tài)，第2級驗封曲線反映第2，3級封隔器的密封狀態(tài)，第

圖1 大斜度井分層注水管柱示意圖

新型大斜度井分層注水管柱示意圖見圖1，管柱核心由電纜、井下連續(xù)可調(diào)配水器、井下電纜控制儀（包括電纜直讀測調(diào)儀和電纜直讀驗封儀）、封隔器等組成。

2.1 井下連續(xù)可調(diào)配水器

②井下連續(xù)可調(diào)配水器采用四筆尖定位設(shè)計，由兩兩高度不同的筆尖結(jié)構(gòu)組成，井下電纜控制儀到達(dá)筆尖位置后，直接導(dǎo)入定位臺階，實現(xiàn)井下儀器與配水器同心精確定位，無需旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，60°以下大斜度井對接成功率在95%以上。

圖2 測調(diào)系統(tǒng)基本構(gòu)成

圖3 井下連續(xù)可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 井下連續(xù)可調(diào)配水器剖面（a）及可調(diào)水嘴（b）示意圖

井下連續(xù)可調(diào)配水器長期工作在井下，用于實現(xiàn)分層配水。井下連續(xù)可調(diào)配水器與井下可調(diào)水嘴一體化設(shè)計，水嘴不可投撈，配水器主要由上接頭、四筆尖定位套、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、橋式通道、齒輪傳動組、井下可調(diào)水嘴、下接頭等組成（見圖3）。井下連續(xù)可調(diào)配水器主要組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。

第十三次：1997年“中華人民共和國國內(nèi)貿(mào)易部軍用糧票”（“貳拾伍仟克”“伍拾仟克”“貳佰伍拾仟克”“伍佰仟克”版）。

對于中國農(nóng)民而言，“糾紛寶塔理論”所刻畫的由下至上的糾紛解決層級結(jié)構(gòu)并非是一個需要“攀爬”的實體[14]，而是一個可以靈活選擇而跳躍達(dá)至的扁平結(jié)構(gòu)。鄉(xiāng)土正義系統(tǒng)是糾紛解決過程中以農(nóng)民的法律資源選擇為主的法律秩序公共品集合體。就本文的分析所及，鄉(xiāng)土正義供給系統(tǒng)看似具有層級性，但在農(nóng)民進(jìn)行法律資源選擇的過程中，正義系統(tǒng)中的部件結(jié)構(gòu)卻是扁平化的，農(nóng)民既可以找村干部調(diào)解糾紛，也可以向派出所尋求幫助，也可以綜合利用鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府的熟人關(guān)系網(wǎng)絡(luò)來促成糾紛的解決。

2.2 電纜直讀測調(diào)儀

壁結(jié)垢影響，流量測試精度高，對小水量測試適應(yīng)性更強(qiáng)。室內(nèi)實驗表明：分層流量在3.48～50.00 m3/d，測試誤差小于5%（見圖6），多數(shù)誤差分布在2%以內(nèi)。同時，該測調(diào)儀也同樣適用于傳統(tǒng)非集流測試。

2.3 電纜直讀驗封儀

圖5 電纜直讀測調(diào)儀

電纜直讀測調(diào)儀與常規(guī)儀器不同之處在于它具有電動控制主動密封和主動解封的雙皮囊，與傳統(tǒng)靠重力密封和上提解封的方式相比工作更加可靠。通過電控雙皮囊結(jié)合井下高精度流量計實現(xiàn)了儀器居中狀態(tài)下單層流量的直接測試，無需逐層遞減計算流量，由于集流居中測試，使分層流量測試不受井斜和油管內(nèi)

①大斜度井井下水嘴鋼絲投撈成功率低。投撈技術(shù)雖然經(jīng)過多次改進(jìn)，但隨著井斜角的增加，投撈成功率難以維持在較高水平[7]。以中國石油冀東油田為例，井斜角小于30°時，投撈成功率98%；井斜角31°～40°時，投撈成功率92%；井斜角41°～50°時，投撈成功率下降至60%，井斜角大于50°后，投撈成功率不足50%[8]。投撈成功率直接影響大斜度井的測調(diào)成功率和測調(diào)效率。

觀察組的治療總成效為93.33%,相比對照組的76.67%,組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。詳情見表1。

現(xiàn)有工藝封隔器驗封主要采用鋼絲投撈方式，需要多次投撈堵塞式雙通道壓力計實現(xiàn)封隔器驗封，驗封結(jié)果需要地面回放，大斜度井驗封效率較低。電纜直讀驗封儀能夠?qū)崿F(xiàn)在線直讀驗封，無需投撈，無需地面回放。儀器由電纜頭、支撐臂、電控雙皮囊、三壓力傳感器（油管壓力、地層壓力和皮囊壓力）、控制電路和活塞泵等組成（見圖7）。其中電控雙皮囊采用擴(kuò)張式設(shè)計，通過活塞泵油管水進(jìn)行打壓操作密封皮囊。當(dāng)皮囊壓力高于油管壓力0.5 MPa時，說明皮囊密封狀態(tài)正常。皮囊壓力傳感器用于監(jiān)測皮囊密封狀態(tài)。

圖6 分層流量直接測試誤差分布

圖7 電纜直讀驗封儀

1級驗封曲線反映第1，2，3級封隔器的密封狀態(tài)。第1級封隔器密封狀態(tài)通過觀察套管壓力是否返水實現(xiàn)確定。實際作業(yè)中油管打壓時套管未見返水，套壓為0，說明第1級封隔器密封合格。對第2層封隔器和第3層封隔器進(jìn)行驗封時，首先由電纜攜帶電纜直讀驗封儀到達(dá)第3層配水器以上10 m左右，此時地面控制儀器支撐臂打開，繼續(xù)下入后與第3級配水器一次性同心對接。對接后地面控制儀器雙皮囊打壓密封，地面通過觀察皮囊壓力判斷皮囊密封狀態(tài)。確認(rèn)皮囊正常密封后，在井口主動改變油管壓力，由地面直讀油管壓力和地層壓力是否同步變化來判斷第3級封隔器的密封狀態(tài)。完成驗封后，地面控制驗封儀雙皮囊主動解封、上提到第2級封隔器，進(jìn)行同樣的操作，驗封結(jié)果反映第2級封隔器和第3級封隔器的密封狀態(tài)。根據(jù)已判斷的第3級封隔器的驗封結(jié)果，確定第2級封隔器的驗封結(jié)果，一次下井完成全部驗封作業(yè)。

圖8 電纜直讀驗封原理示意圖

3 應(yīng)用效果

①井下電纜控制儀與井下連續(xù)可調(diào)配水器采用同心對接、同心調(diào)整方式，而井下可調(diào)水嘴位于偏心位置。進(jìn)行流量測調(diào)時，配水器中心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連通大齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動位于偏心位置的井下可調(diào)水嘴的閥芯作直線運(yùn)動，通過閥芯和閥套的相對開度來調(diào)整注水量，井下連續(xù)可調(diào)配水器剖面及可調(diào)水嘴示意圖見圖4。這種設(shè)計既保證了井下儀器與配水器的同心對接、同心調(diào)整，提高了大斜度井的對接和測調(diào)成功率，又沿用了目前成熟的偏心注水工藝水嘴。這種水嘴全關(guān)狀態(tài)漏失小，調(diào)節(jié)扭矩小，同等壓差條件下阻力小，調(diào)節(jié)更加容易。水量調(diào)節(jié)過程閥芯沿直線運(yùn)動，無旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，避免長期沖擊配水器，進(jìn)而延長井下連續(xù)可調(diào)配水器的壽命。水嘴沿用“V”字形設(shè)計，對小水量測調(diào)適應(yīng)性較強(qiáng)。

該井在應(yīng)用本工藝之前，采用偏心分層注水管柱實現(xiàn)3層段的分層注水，通過鋼絲投撈水嘴方式實現(xiàn)測調(diào)。完成全部驗封作業(yè)至少需要投3次水嘴、撈3次堵塞器、投3次驗封壓力計、撈3次驗封壓力計，投撈作業(yè)共計12次。測調(diào)過程同樣需要反復(fù)投撈水嘴進(jìn)行流量調(diào)配，實際作業(yè)通過5次投撈水嘴實現(xiàn)各層的調(diào)配，驗封、測調(diào)時間累計達(dá)4.5 d。在流量測試方面，儀器在斜井中采用非集流方式測試，而且儀器無法保持居中，單層流量測試誤差達(dá)到20%以上。2014年5月，NP32-X3025井采用本文介紹的新型大斜度井分層注水和測調(diào)技術(shù)，并按要求實現(xiàn)了封隔器驗封測試、分層流量測調(diào)，具體過程介紹如下。

3.1 封隔器電纜直讀驗封

當(dāng)需要分層參數(shù)測試和流量調(diào)配時，由地面通過電纜攜帶電纜直讀控制儀與井下配水器同心對接，同心調(diào)整，實現(xiàn)分層參數(shù)的在線監(jiān)測和配注量自動（手動）測調(diào)以及封隔器在線直讀驗封。測調(diào)系統(tǒng)基本構(gòu)成見圖2，由井下電纜控制儀（包括電纜直讀驗封儀和電纜直讀測調(diào)儀）和井下連續(xù)可調(diào)配水器（包括井下可調(diào)水嘴、橋式通道）組成。

朋友們的善意我都心領(lǐng)了。而實際上，我也只能心領(lǐng)。但老婆卻不這么認(rèn)為。她認(rèn)為我是在端架子，故意不給她閨中密友面子，讓她難堪。甚至還為了這點(diǎn)兒芝麻綠豆大點(diǎn)兒的小事兒向我發(fā)脾氣。大概十月末，我們終于坐到了一起，當(dāng)包東坡問起我身體的情況時，她竟然語帶挖苦地說我是小病大養(yǎng)。氣得我差一點(diǎn)兒就當(dāng)場噴血。就為了她這句極不負(fù)責(zé)任的話，我也有理由拿出勇氣，捍衛(wèi)我的自尊。更何況我當(dāng)時的癥狀才剛剛有所好轉(zhuǎn)，滴流才停，還一直口服著頭孢。

圖9 NP32-X3025管柱示意圖

隨著我國會計制度的不斷革新，給企業(yè)財會工作水平的提升創(chuàng)造了便利條件，加之計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得會計電算化得以誕生，更大程度地推動了企業(yè)的發(fā)展。但是對于企業(yè)會計檔案管理工作而言，會計電算化的應(yīng)用還存在一些缺陷，極大地影響了檔案管理工作效率和質(zhì)量的提升，如何有效解決這些問題，成為當(dāng)下企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人需要思考的一大難題，需要給予足夠重視。

圖10 封隔器電纜直讀驗封曲線

③開發(fā)商與農(nóng)戶結(jié)合的小農(nóng)市場風(fēng)險盛行階段。開發(fā)商充分借助多種基層運(yùn)作的方式獲得了土地使用權(quán)，村集體沒有實權(quán)，因此開發(fā)商能夠不通過村集體而通過村代理人與農(nóng)戶開展村集體土地經(jīng)營權(quán)交易活動，這一過程中存在著非常明顯的市場風(fēng)險與農(nóng)業(yè)風(fēng)險。若在這一過程中市場主體數(shù)量明顯增多，則村莊發(fā)展過程中無法形成規(guī)范化的秩序，進(jìn)而對村莊的健康發(fā)展產(chǎn)生了十分不利的影響。

在確認(rèn)各級封隔器密封性后，需要按照地質(zhì)方案完成分層流量測調(diào)。具體測調(diào)過程如下：電纜攜帶電纜直讀測調(diào)儀下入任意一層配水器，在配水器上部10 m處控制儀器支撐臂打開，繼續(xù)下入與當(dāng)前層配水器一次性同心對接。地面控制儀器雙皮囊主動密封，儀器居中，開始測調(diào)。根據(jù)在線讀取的當(dāng)前層溫度、壓力和流量值控制儀器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動或手動調(diào)整水嘴開度，按照地質(zhì)要求實現(xiàn)配水，直至滿足單層測試誤差穩(wěn)定在20%以內(nèi)。完成當(dāng)前層測調(diào)后，地面控制直讀測調(diào)儀雙皮囊解封、上提，按照上述程序再完成其他層段測調(diào)。在流量測調(diào)過程中，對于單層流量小于50 m3/d的層段推薦采用集流測試方式，以提高分層流量測試精度；對于分層流量大于等于50 m3/d的層段，推薦采用非集流測調(diào)方式。NP32-X3025井電纜直讀測調(diào)曲線見圖11。

圖11 電纜直讀測調(diào)曲線

由NP32-X3025井在線直讀測調(diào)結(jié)果可見，第3層配水器要求配注50.0 m3/d，實測配注41.6 m3/d，單層調(diào)配誤差16.8%；第2層配水器要求配注50.0 m3/d，實測配注56.4 m3/d，單層調(diào)配誤差12.8%；第1層配水器要求配注0，實測配注0，3層調(diào)配誤差均小于20%，滿足要求，配注合格。

2014年4月以來，在中國石油冀東、吉林等油田現(xiàn)場試驗11口井，最大井斜55°，新型大斜度井分層注水工藝最多實現(xiàn)了5個層段的分層注水，儀器測得最高溫度135 ℃，最高壓力57 MPa，最小注入量7 m3/d。11口井的儀器與配水器一次對接成功率達(dá)100%，調(diào)配電流50～80 mA，流量測試實現(xiàn)了單層直讀測試，無需逐層遞減計算流量，減少遞減法測試帶來的誤差，室內(nèi)實驗流量測試誤差在5%以內(nèi)，3 000 m井深、3層段注水井平均測調(diào)時間在1 d以內(nèi)，與采用現(xiàn)有偏心技術(shù)的大斜度井測調(diào)工藝相比，測調(diào)效率提高了40%～60%，測試精度提高了30%～50%。

4 結(jié)論

本文提出一種新型大斜度井分層注水工藝技術(shù)，介紹了核心工具設(shè)計和儀器設(shè)計，并介紹了一個典型應(yīng)用案例。這套工藝具有同心對接、同心調(diào)整、偏心閥設(shè)計、橋式通道、電纜直讀測調(diào)、電纜直讀驗封等特點(diǎn)。井下連續(xù)可調(diào)配水器漏失小，調(diào)節(jié)扭矩小，同等壓差條件下更容易調(diào)動。電纜直讀測調(diào)儀能實現(xiàn)單層流量直接測試，無需逐層遞減計算流量，流量穩(wěn)定性好，測試精度高，且流量測試不受井斜和油管內(nèi)壁結(jié)垢影響。電纜直讀驗封儀采用三壓力傳感器，井下皮囊密封狀態(tài)可通過皮囊壓力傳感器實現(xiàn)監(jiān)測，驗封過程直觀、準(zhǔn)確，密封狀態(tài)可監(jiān)測，一次下井完成全部驗封作業(yè)。現(xiàn)場試驗表明：這項技術(shù)在施工成功率、測調(diào)效率和測試精度等方面都比現(xiàn)有偏心分層注水技術(shù)有較大幅度的提高。下一步將在以下幾個方面開展重點(diǎn)攻關(guān)：①研發(fā)測調(diào)驗封一體化工藝，進(jìn)一步提高大斜度井測調(diào)效率；②改進(jìn)井下水嘴結(jié)構(gòu)和材料，提高井下水嘴壽命，力爭達(dá)到3年檢管周期；③配套分層參數(shù)實時監(jiān)測功能，實現(xiàn)注水全過程試井，獲取壓力恢復(fù)測試等長期連續(xù)數(shù)據(jù)；④對于更大斜度的注水井，重點(diǎn)研究基于壓力波和聲波控制等無線通訊方式的注水工藝，解決更大斜度注水井和水平井的分層注水和測調(diào)難題。

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（編輯 郭海莉）

A new concentric zonal water injection technique for highly-deviated wells

Liu He1,Xiao Guohua2,Sun Fuchao1,Pei Xiaohan1,Hu Huili2,Geng Haitao2,Li Liangchuan2
(1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China; 2.Drilling & Production Technology Research Institute of PetroChina Jidong Oilfield,Tangshan 063000,China)

Existing eccentric zonal water injection techniques cannot meet the requirements of separated layer water injection,testing and adjustment in highly-deviated wells,because of their low fishing success rate of down-hole nozzles,low efficiency of connection between instruments and nozzles,and low precision of zonal flow rate test.A new concentric zonal water injection technique is proposed for highly-deviated wells.This technique adopts concentric testing and adjustment,i.e.,the test instrument is concentrically connected with the down-hole regulator,with high success rate of connection.The down-hole regulator uses bridge-type channel to effectively eliminate inter-layer interference and thereby improving testing and adjustment efficiency.Water flow rate is adjusted with an eccentric valve,which features small loss in full-off state,small adjustment torque and easier water adjustment.This technique is functional for both collected flow test and non-collected flow test,so it is workable for low flow rate test.It can achieve packer seal test on line by cable,the status of seal balls can be monitored and all seal test operations can be completed in one trip.This technique can obtain flow rate,pressure,temperature and other parameters of any layer on line and automatic testing and adjustment of injection allocation rate,without fishing,significantly improving testing and adjustment efficiency.Until now,this technique has been tested in 11 wells (maximum well deviation of 55°),with tested flow rate error of less than 5%,and three-layer seal check and adjustment time of less than one day.Compared with the existing techniques,this new technique has advantages such as high testing and adjustment efficiency,high precision and low cost.

highly-deviated well; concentric zonal water injection; cable test and adjustment; cable seal test; automatic water allocation; testing and adjustment efficiency

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（836計劃）“采油井筒控制工程關(guān)鍵技術(shù)與裝備”（SQ2011AAJY2935）

TE934.1

A

1000-0747(2015)04-0512-06

10.11698/PED.2015.04.14

劉合（1961-），男，黑龍江哈爾濱人，博士，中國石油勘探開發(fā)研究院教授級高級工程師，主要從事低滲透油氣藏增產(chǎn)改造、機(jī)采系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率、分層注水和井筒工程控制技術(shù)等方面的科研工作。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號，中國石油勘探開發(fā)研究院院辦，郵政編碼：100083。E-mail: liuhe@petrochina.com.cn

2015-01-16

2015-05-26