張廣超

(大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

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偏心分層注水井堵塞器的電動(dòng)投撈工具研制

張廣超

(大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453)①

摘要：現(xiàn)階段應(yīng)用的高效測(cè)調(diào)工藝大幅提高了注水井流量測(cè)試效率。但是，在投撈測(cè)試方面仍采用鋼絲投撈堵塞器方式，投撈效率和成功率低，并且不能滿足細(xì)分層注水井小卡距投撈測(cè)試要求。研制了偏心分層注水井堵塞器的電動(dòng)投撈工具。該工具通過(guò)地面系統(tǒng)控制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和投撈機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，一次下井可同時(shí)完成任意一個(gè)層位堵塞器的打撈和投送?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該工具無(wú)需原有6 m以上沖距，解決了小卡距投撈問(wèn)題。全投撈狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，安全性高、適應(yīng)范圍廣，投撈測(cè)試效率較原鋼絲投撈工藝提高1倍以上。電動(dòng)投撈工具是對(duì)分層注水測(cè)調(diào)技術(shù)新的完善和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了偏心注水井測(cè)試全過(guò)程的電纜控制，進(jìn)一步提高測(cè)試效率及分層注水技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：偏心配水器；堵塞器；投撈器

對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油田，分層注水是保持地層壓力、補(bǔ)充地層能量的有效手段，對(duì)實(shí)現(xiàn)油田分層開(kāi)采和中低滲透層挖潛，以及穩(wěn)油控水起著無(wú)法替代的作用[1-2]。為有效動(dòng)用挖潛薄差層剩余油，大慶油田提出了“加細(xì)注水層段”的精細(xì)調(diào)整要求[3]，注水井90%以上采用偏心注水技術(shù)，注水層段數(shù)達(dá)到7段以上，細(xì)分層后對(duì)堵塞器投撈測(cè)試工作帶來(lái)了以下主要問(wèn)題：

1)原有鋼絲投撈堵塞器方式1次下井只能完成撈一或投一，效率低，不能滿足大幅增加的投撈測(cè)試工作量要求。

2)常規(guī)鋼絲投撈工藝需要6 m以上的沖距才能順利將堵塞器投送到配水器中，而細(xì)分注水后相鄰兩級(jí)配水器間距更小了，常規(guī)鋼絲投撈工藝不能滿足小卡距投撈。

3)鋼絲投撈堵塞器時(shí)，主要靠測(cè)試人員經(jīng)驗(yàn)判斷是否成功實(shí)現(xiàn)井下堵塞器的對(duì)接或丟手，地面無(wú)法直接準(zhǔn)確顯示，影響投撈成功率[4]。

針對(duì)細(xì)分層注水后原有鋼絲投撈堵塞器工藝存在的問(wèn)題，研制了堵塞器電動(dòng)投撈工具。

1技術(shù)分析

1.1系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)組成

偏心分層注水井堵塞器的電動(dòng)投撈工具主要包括地面和井下2個(gè)系統(tǒng)。其中地面系統(tǒng)包括地面顯示控制器、電源、編解碼器電路；井下系統(tǒng)在電路方面包括磁性定位、編解碼和電機(jī)控制功能模塊等[5]。

電動(dòng)投撈器結(jié)構(gòu)主要由過(guò)載保護(hù)電纜頭、磁性定位傳感器、投撈電機(jī)等組成(如圖1)。

1—過(guò)載保護(hù)電纜頭；2—磁性定位傳感器；3—投撈電機(jī)；4—電動(dòng)敲擊機(jī)構(gòu)；5—投撈堵塞器感應(yīng)裝置；6—投送臂；7—打撈臂；8—電動(dòng)上提機(jī)構(gòu)；9—正反導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；10—導(dǎo)向執(zhí)行電機(jī)。

1.2技術(shù)原理

電動(dòng)投撈器由電纜下入井內(nèi)，通過(guò)地面控制系統(tǒng)向電動(dòng)投撈器發(fā)送指令，通過(guò)電動(dòng)投撈器中的磁性定位傳感器準(zhǔn)確獲取儀器下入深度[6-7]。打撈堵塞器時(shí)，在目的層位配水器上方控制導(dǎo)向執(zhí)行電機(jī)打開(kāi)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和打撈臂，再下放儀器，如果打撈臂與堵塞器準(zhǔn)確對(duì)接，則投撈堵塞器感應(yīng)裝置反饋信號(hào)提示對(duì)接成功，地面發(fā)送指令控制電機(jī)上提機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，此時(shí)投撈器上行將堵塞器撈出，由于電動(dòng)上提機(jī)構(gòu)的支撐作用，電纜不受力，避免阻力大時(shí)損壞電纜；投送堵塞器時(shí)，在目的層位配水器上方控制導(dǎo)向執(zhí)行電機(jī)打開(kāi)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和投送臂，再下放儀器，地面發(fā)送指令控制電動(dòng)敲擊機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，對(duì)堵塞器進(jìn)行多次敲擊，使堵塞器投送到位，再次通過(guò)電機(jī)上提機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)堵塞器的丟手，則投撈堵塞器感應(yīng)裝置反饋信號(hào)提示丟手成功。電動(dòng)投撈器一次下井可同時(shí)完成堵塞器的一投一撈，提高了投撈測(cè)試效率(如圖2)。

圖2　電動(dòng)投撈器工作示意

1.3技術(shù)參數(shù)

外徑

?44 mm

長(zhǎng)度

1 960 mm

耐壓

40 MPa

電機(jī)轉(zhuǎn)速

5～6 r/min

額定轉(zhuǎn)矩

20 N·m

工作溫度

0～85 ℃

最大敲擊力

1.2 kN(投送堵塞器)

最大打撈力

4.7 kN(打撈堵塞器)

適用范圍

偏心配水器(橋式、普通、多功能)

1.4技術(shù)特點(diǎn)

1)雙導(dǎo)向設(shè)計(jì)。投、撈臂與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的方向配合可正向、反向控制，適用于層間距離較短的細(xì)分注水工藝測(cè)調(diào)聯(lián)動(dòng)作業(yè)。

2)安全可靠性設(shè)計(jì)。電機(jī)過(guò)載保護(hù)、投撈堵塞器在線指示等設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)提供有效保障，磁定位為投撈過(guò)程的井下儀器定位提供可靠依據(jù)。

3)多位置傳感器設(shè)計(jì)。采用了11個(gè)位置傳感器，包括撈出位移、收攏、放開(kāi)、正導(dǎo)、反導(dǎo)等，特別是投、撈堵塞器在線指示能實(shí)時(shí)地反饋儀器的工作狀態(tài)，直觀了解儀器的井下工作情況，使投、撈工作能更準(zhǔn)確、快捷、有效進(jìn)行。

4)快捷高效性。采用地面直讀，一次下井進(jìn)行一撈一投作業(yè)模式，投撈效率提高。

2施工工藝

1)預(yù)置堵塞器。在電動(dòng)投撈器的投送臂上預(yù)置要投入的堵塞器。

2)儀器下井。井口安裝測(cè)試防噴管，下入電動(dòng)投撈器。

3)定位對(duì)接。根據(jù)電動(dòng)投撈器磁性定位提供的深度，在目標(biāo)層位配水器上方放開(kāi)打撈臂和對(duì)應(yīng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，下方儀器與堵塞器完成對(duì)接。

4)撈出堵塞器。地面控制系統(tǒng)顯示儀器與堵塞器成功后，地面發(fā)送指令控制電動(dòng)上提機(jī)構(gòu)將堵塞器撈出。

5)投送堵塞器。上提儀器到該配水器上方，地面發(fā)送指令控制收回打撈臂、放開(kāi)投送臂，再次下放儀器，將預(yù)置堵塞器投入到配水器偏孔內(nèi)，此時(shí)地面控制系統(tǒng)顯示投送到位，然后控制電動(dòng)敲擊機(jī)構(gòu)工作，使堵塞器丟手，地面顯示投送成功。

6)投撈下一層位堵塞器。起出儀器，取下?lián)瞥龅亩氯鳎A(yù)置要投入的堵塞器，重復(fù)步驟2～5，完成下一層位堵塞器的投撈。

3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

電動(dòng)投撈工具在大慶油田偏心分注井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)34口井86個(gè)層段，試驗(yàn)過(guò)程中井下對(duì)接投撈順利，成功率98.7%，投撈過(guò)程直觀，取得了較好的應(yīng)用效果。偏心配水器最大下入深度1 233 m，最小配水間距0.7 m，最多配注10個(gè)層段，嘴前嘴后壓差最高6 MPa，利用電動(dòng)投撈工具成功完成堵塞器的投撈測(cè)試，降低了測(cè)試人員勞動(dòng)強(qiáng)度，測(cè)試效率大幅度提高。

以某井為例，該井進(jìn)行細(xì)分后配注7個(gè)層段，下入7級(jí)配水器，相鄰兩級(jí)分別下入正反不同導(dǎo)向的配水器，間距為2 m。利用電動(dòng)投撈工具進(jìn)行堵塞器的投撈時(shí)，首先打開(kāi)正導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和打撈臂，與上一級(jí)配水器中進(jìn)行對(duì)接，經(jīng)過(guò)電機(jī)上提機(jī)構(gòu)工作將堵塞器從配水器中撈出，然后上提儀器，地面控制收回打撈臂，打開(kāi)預(yù)置堵塞器的投送臂，再次下放儀器，通過(guò)正導(dǎo)向機(jī)構(gòu)再次將堵塞器投送到上一級(jí)配水器中，經(jīng)過(guò)電動(dòng)敲擊機(jī)構(gòu)工作完成堵塞器丟手；進(jìn)行下一級(jí)反導(dǎo)向配水器中堵塞器的投撈時(shí)，收回正導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，打開(kāi)反導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，完成電動(dòng)投撈器與反導(dǎo)向配水器的對(duì)接，并進(jìn)行堵塞器的投撈。堵塞器投撈過(guò)程可從地面實(shí)時(shí)顯示堵塞器對(duì)接和丟失狀態(tài)，避免投撈判斷失誤的情況，并且一次下井可同時(shí)完成任意一個(gè)層段堵塞器的投送和打撈，整個(gè)投撈測(cè)試時(shí)間為4.2 h，測(cè)試效率較鋼絲投撈工藝提高1.5倍。

4結(jié)論

1)電動(dòng)投撈工具可實(shí)現(xiàn)無(wú)沖距的堵塞器打撈和投送，解決了注水井細(xì)分后帶來(lái)的小卡距投撈問(wèn)題。

2)地面控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示電動(dòng)投撈器各動(dòng)作完成情況，可準(zhǔn)確判斷堵塞器是否投撈成功。

3)偏心注水井電動(dòng)投撈器不受配水器的型號(hào)限制，適用于普通偏心配水器、橋式偏心配水器、多功能偏心配水器及相對(duì)應(yīng)的反導(dǎo)向偏心配水器分層注水管柱堵塞器的打撈與投送。

4)該工具一次下井可實(shí)現(xiàn)一撈一投、地面直讀電動(dòng)投撈作業(yè)模式，是對(duì)分層注水測(cè)調(diào)技術(shù)新的完善和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)測(cè)試全過(guò)程的電纜控制，進(jìn)一步提高測(cè)試效率及分層注水技術(shù)水平。

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文章編號(hào)：1001-3482(2016)07-0045-03

收稿日期：①2015-12-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“智能分層注水技術(shù)與裝備”(2012AA061301)資助

作者簡(jiǎn)介：張廣超(1983-)，男，黑龍江大慶人，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，主要從事分層注水工具及配套測(cè)試工藝方面的工作，E-mail：zgc0311@126.com。

中圖分類(lèi)號(hào)：TE921.903

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.07.009

Development of Electric Running and Fishing Plug Tool for Eccentric Separated Injection Well

ZHANG Guangchao

(OilProductionEngineeringResearchInstitute，DaqingOilfieldCo.，Ltd.，Daqing163453，China)

Abstract：Nowadays，high-efficiency test and profile control technology dramatically increased the efficiency of the injection well flow test.But to the running and fishing test，it still uses wire line to?pull and run blanking plug.Not only the success rate and the efficiency of running and fishing test are low，but also it cannot satisfy the requirement of the running and fishing test for subdivided injection well.So investigation of the electric running and fishing plug tool are started for eccentric separated injection well.Via the movements of ground control system to guiding mechanism，in one transaction of descent down hole，the technology can accomplish any of the layer blanking plug’s running and fishing at the same time.According to the result of field experiment，it broke through the limitation of 6 meters stroke distance and resolved the problem of running and fishing for small chuck distance well.To the whole process state，it implemented the real time monitoring with high security and a wide accommodation.The efficiency of running and fishing test has increased by 1 time than the original wire line test.It is a new improvement and development of the separate injection test technology.The whole process of well testing is controlled by electric cable.The test efficiency and the level of separate injection technology are further improved.

Keywords：eccentric water regulator；blanking plug；pulling and running tool