陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心，陜西延安 716000)

同心可調式配水器的研制與試驗

陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心，陜西延安 716000)

針對橋式偏心配水器在大斜度井、深井以及低注入量注水井中應用時測調精度差、效率低、勞動強度高等問題，研制了同心可調式配水器。該配水器與可調水嘴為一體化結構設計，水嘴開度大小可根據配注量連續(xù)調節(jié)，通過地面可視化直讀方式操作井下測調儀與配水器同心定位對接，實現(xiàn)流量測試與調配同步進行，可根據配注量大小實時調整各層注入量的大小，達到了大幅度提高測調精度及測調效率的目的。該配水器在延長油田現(xiàn)場試驗 60余口井，最大井深 2126 m，最大井斜 39.3°，試驗成功率100%，測調成功率 92%以上，可實現(xiàn)單層配注量在5 m3/d左右的低注入量分層注水井。

同心可調式；配水器；分層注水；測試調配

橋式偏心分注工藝在測調時具有層間相互干擾小的優(yōu)點，因此該分注工藝在各油田得到了普遍應用[1-3]。但是橋式偏心分注工藝中的堵塞器安裝在配水器的一側，受此偏心結構影響，在進行水嘴投撈時需要精確定位和對接，在大斜度定向井上應用時存在對接成功率低和作業(yè)風險大等問題；同時，為了達到地質配注，水嘴需要反復投勞，每次更換完水嘴，需要使用流量計進行水量驗證，所以造成工作量非常大，調配效率較低；再加之水嘴開度大小非連續(xù)變化等因素，最終調配精度比較差，尤其是在低配注量的分層注水井中無法真正實現(xiàn)精細化注水。因此，針對延長油田注水井大多數(shù)為定向井及小層注水量小的特點，延長油田勘探開發(fā)技術研究中心設計開發(fā)研制了同心可調式配水器。該配水器將可調式水嘴與配水器一體化設計，配套的測調儀器采用地面直讀的電纜作業(yè)方式在配水器中心通道內完成同心對接調配，根據配注量的大小實時完成各層的流量測調，可大幅度提高測調成功率、效率和精度，提高工藝適用性和技術指標，為在大斜度定向井及低注入量注水井上實現(xiàn)精細分層注水提供了技術保障[4-10]。

1 技術分析

1.1 結構

同心可調式配水器主要由上、下接頭、配水主體、單流閥、活動閥芯等組成，結構如圖1所示。

1.2 工作原理

在采用同心可調式分注工藝進行分注作業(yè)時，先使通信可調式活動水嘴處于完全關閉狀態(tài)，將管柱下放到設計位置后，再向油管內注水打壓讓封隔器完全坐封，進而完成分注管柱的施工[11-15]。在進行水量測調時，測調儀器通過電纜下入井中至需要調配的層段，打開井下儀器調節(jié)臂并與可調節(jié)活動水嘴對接，通過電纜與地面控制系統(tǒng)相連，操作人員通過地面儀器觀測流量曲線。根據實時監(jiān)測到的流量與預設配注量偏差的大小，在調節(jié)處理控制單元的控制下，通過“可調水嘴電機”帶動可調水嘴轉動，從而調節(jié)可調水嘴開度的大小，直到達到地質配注量所要求的誤差為止，穩(wěn)定一段時間后即告調節(jié)結束。該層調配完成后，再將儀器提出配水器，收起調節(jié)臂下放/上提至另一需要調配的層段進行測試和調配，直至所有層段測調完畢，完成全井各層段的測調。

圖1 可調式同心配水器結構示意圖Fig.1 Structural diagram of concentric adjustable water distributor1-下接頭；2-配水主體；3-活動閥芯；4-單流閥；5-上接頭；6-防旋管；7-活動閥芯壓簧；8-單流閥壓簧；9-固定頂絲；10-“O”形膠圈

1.3 主要技術參數(shù)

表1 主要技術參數(shù)Table 1 Main technical parameters

2 關鍵技術及技術特點

2.1 調節(jié)機構

活動閥芯與配水主體通過配合位置的不同來改變注水量的大小。配水主體設有注水孔，注水孔與配水主體和單流閥的環(huán)形空間連通，活動閥芯設計有活動閥片(圖2)。閥片與活動閥芯連為一體，通過旋轉活動閥芯，用閥片密封注水孔的大小來改變注水量的大小。當閥片與注水孔完全錯開時，注水孔露出，注水量最大；當閥片完全蓋住注水孔，注水孔被密封住，注水量為零(圖3)。

圖2 同心可調式配水器調節(jié)機構示意圖Fig.2 Structural diagram of regulating mechanism of concentric adjustable water distributor

圖3 可調式水嘴開關示意圖Fig.3 Switch schematic diagram of adjustable nozzle

2.2 技術特點

(1)可調式水嘴開度大小連續(xù)可調，有效解決了常規(guī)測試技術因采用更換固定水嘴等因素帶來的低注入量層位無法準確調配的問題。

(2)井下調節(jié)器與配水工作筒的定位對接成功率很高，可解決橋式偏心分注工藝由于堵塞器安裝在配水器一側，而在深井及大斜度井中存在的投撈測試難度大、成功率低的問題。

(3)不再需要進行水嘴投撈工作，有效解決了常規(guī)投撈測試工藝需要進行多次反復投撈更換水嘴、反復進行流量計下放和上提驗證注入量大小，調配效率低的問題，可極大提高工作效率和大幅降低勞動強度。

(4)井下儀的調節(jié)臂可任意打開和收回，儀器可以在井下反復上去工作，一次下井就可以完成全部的測調工作。

3 現(xiàn)場試驗情況

為進一步驗證同心可調式配水器的科學及合理性，為該技術在延長油田大范圍推廣奠定基礎，根據該工藝在大斜度井及低注入量注水井的優(yōu)勢，特優(yōu)選了永寧雙河區(qū)塊開展先導試驗。

3.1 工區(qū)概況

永寧采油廠雙河區(qū)是以長6油層為主體、多油層疊合的巖性油藏，具有低地層壓力、低氣油比、低滲、低產等特點，油藏類型為典型的彈性-溶解氣驅巖性油藏。針對該油藏的特點，主要開展以“低注水量，溫和注水”的模式進行注水，現(xiàn)有注水開發(fā)含油面積17.84 km2，水驅動用儲量874.36×104t，動用程度53.64%，累計注采比為0.71。通過注采井網及注采層的逐步完善，該油藏注水開發(fā)起到一定的效果。但由于射孔層跨度較大，各小層層間矛盾突出的原因，注入水單層突進嚴重，水驅動用程度一直較低。為進一步改善該區(qū)塊注水開發(fā)效果，自2010年開始對該區(qū)塊層間矛盾突出的井進行分層注水作業(yè)。由于開始采取的是固定水嘴投撈調配工藝，在進行測調時無法精確實現(xiàn)對單層低注入量的調配；因此，為有效解決該區(qū)塊分層注水面臨的實際難題，開展了同心可調式配水工藝的礦場試驗。

3.2 關鍵施工過程及工藝描述

施工工藝采用本文研制的同心可調式配水及其他所需的輔助工具構成分注管柱，該管柱由非金屬水力錨、Y341-114型可反洗井封隔器、同心可調配水器、預制工作筒及眼管等組成(具體管柱結構如圖4所示)。

圖4 同心可調式分注管柱結構圖Fig.4 Structural diagram of concentric adjustable separate injection string1-非金屬水力錨；2-Y341-114封隔器；3-同心可調配水器；4-預制工作筒；5-單流閥和眼管總成

在進行分注作業(yè)施工時，首先按照設計要求將分注管柱結構連接好，同時要求同心可調配水器的活動水嘴在入井前處于關閉狀態(tài)，為后續(xù)打壓坐封做好準備。再按照井下作業(yè)操作規(guī)程將配水器、封隔器等工具下放到預定位置后，從油管內通過液體加壓，當壓力達到一定數(shù)值(3～4 MPa)時，非金屬水力錨錨爪張開而錨定于套管內壁上；各級Y341封隔器中的液體通過擠壓其膠筒使得各封隔器實現(xiàn)坐封，進而實現(xiàn)各注水層位被隔開。最后利用同心可調配水器相配套的測調儀器與活動水嘴完成中心對接后，將活動水嘴打開，根據配注量的大小完成相應的測調，即可進行正常的分層注水。

3.3 效果分析

截至2016年5月，同心可調式配水器已在延長油田永寧采油廠雙河區(qū)塊現(xiàn)場試驗60余口井，獲得了翔實的測試資料，為該區(qū)塊現(xiàn)場應用效果評價提供了數(shù)據支持。據統(tǒng)計，實施的60余口井中，最大井深2126 m，最大井斜39.3°，試驗成功率100%，一次測調成功率92%以上，分層配注合格率96.5%。與常規(guī)鋼絲投撈固定水嘴的測調技術相比，由于同心可調配水器為可調水嘴，調配一口井所需時間由常規(guī)投撈的2～3 d縮短為4～6 h，對于配注量在5 m3左右的測試誤差由原來的30%作業(yè)降低為10%以內(具體與常規(guī)偏心分注工藝對比見表2)。此外，為了充分說明同心可調式分注工藝在深井、大斜度井及低注入量注水井上的巨大優(yōu)勢，本文特優(yōu)選了3口典型井進行說明(試驗效果見表3)?，F(xiàn)場試驗結果表明，同心可調式配水器在大斜度井、深井和低注入量注水井中施工成功率高，工作狀況良好，可調式活動水嘴在測調時具有時間少、勞動強度低、效率和精度均較高的優(yōu)點。

表2 同心可調式分注工藝與偏心分注工藝指標對比Table 2 Index comparison of concentric adjustable injection process and eccentric separate injection process

表3 現(xiàn)場試驗效果統(tǒng)計表Table 3 Field experiment effect of concentric adjustable water distributor

4 結論

(1)同心可調式配水器可實現(xiàn)流量的連續(xù)調節(jié)，彌補了傳統(tǒng)鋼絲投撈工藝采用固定水嘴，多次投撈測調的缺陷，極大地提高了測調效率和精度。

(2)可調式同心配水工藝現(xiàn)場試驗效果良好，技術性能可靠，可解決大斜度井、深井的測試調配技術難題，尤其是可以實現(xiàn)低注入量注水井的各層流量測調精度，可極大解決低滲透油藏分注井各小層配注量低而難以實現(xiàn)測調的技術瓶頸。

(3) 現(xiàn)場應用結果表明，本文研制的同心可調式配水器結構設計科學合理，實用性好，可廣泛應用到油田的分注工藝上，為進一步提高油田整體精細注水水平提供了技術支撐與保障。

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ResearchandExperimentofConcentricAdjustableWaterDistributor

Chen Penggang, Shi Pengtao, Xing kuanhong

(ResearchCenterofExplorationandDevelopmentTechnology,YanchangOilfieldCo.,Ltd.,Yan＇an,Shaanxi716000,China)

The testing and allocation accuracy and efficiency are low in the application of bridge-type eccentric water distributors in highly deviated well, deep well and low injection water well. The concentric adjustable water distributor has been developed. It’s structurally integrated with adjustable nozzle which is characterized by stepless continuous regulation, the downhole tester can be operated through surface visualized direct reading to be concentrically positioned and connected with water distributor. This technology carries out flow test and allocation simultaneously. Therefore, the testing and allocation accuracy and efficiency are high. The distributor has been applied to mere than 60 wells in Yanchang oilfield, the maximum well depth was 2126m, the maximum de-flection was 39.3°, the test success rate was 100%, the testing and allocation rate was more than 92%, this tchnology can realize single injection allocation quantity about 5m3/d in low injection layering water injection well.

concentric adjustable; distributor; layered water injection; testing and allocation

陳朋剛(1980—)，男，工程師，碩士，主要從事壓裂及注水開發(fā)研究工作。郵箱：chenpenggang369@163.com.

TE934.1

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