陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏

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

同心可調(diào)式配水器的研制與試驗(yàn)

陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏

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

針對(duì)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(yīng)用時(shí)測(cè)調(diào)精度差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高等問題，研制了同心可調(diào)式配水器。該配水器與可調(diào)水嘴為一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水嘴開度大小可根據(jù)配注量連續(xù)調(diào)節(jié)，通過地面可視化直讀方式操作井下測(cè)調(diào)儀與配水器同心定位對(duì)接，實(shí)現(xiàn)流量測(cè)試與調(diào)配同步進(jìn)行，可根據(jù)配注量大小實(shí)時(shí)調(diào)整各層注入量的大小，達(dá)到了大幅度提高測(cè)調(diào)精度及測(cè)調(diào)效率的目的。該配水器在延長(zhǎng)油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 60余口井，最大井深 2126 m，最大井斜 39.3°，試驗(yàn)成功率100%，測(cè)調(diào)成功率 92%以上，可實(shí)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(diào)式；配水器；分層注水；測(cè)試調(diào)配

橋式偏心分注工藝在測(cè)調(diào)時(shí)具有層間相互干擾小的優(yōu)點(diǎn)，因此該分注工藝在各油田得到了普遍應(yīng)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(cè)，受此偏心結(jié)構(gòu)影響，在進(jìn)行水嘴投撈時(shí)需要精確定位和對(duì)接，在大斜度定向井上應(yīng)用時(shí)存在對(duì)接成功率低和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大等問題；同時(shí)，為了達(dá)到地質(zhì)配注，水嘴需要反復(fù)投勞，每次更換完水嘴，需要使用流量計(jì)進(jìn)行水量驗(yàn)證，所以造成工作量非常大，調(diào)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(diào)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(shí)現(xiàn)精細(xì)化注水。因此，針對(duì)延長(zhǎng)油田注水井大多數(shù)為定向井及小層注水量小的特點(diǎn)，延長(zhǎng)油田勘探開發(fā)技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)開發(fā)研制了同心可調(diào)式配水器。該配水器將可調(diào)式水嘴與配水器一體化設(shè)計(jì)，配套的測(cè)調(diào)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(nèi)完成同心對(duì)接調(diào)配，根據(jù)配注量的大小實(shí)時(shí)完成各層的流量測(cè)調(diào)，可大幅度提高測(cè)調(diào)成功率、效率和精度，提高工藝適用性和技術(shù)指標(biāo)，為在大斜度定向井及低注入量注水井上實(shí)現(xiàn)精細(xì)分層注水提供了技術(shù)保障[4-10]。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

同心可調(diào)式配水器主要由上、下接頭、配水主體、單流閥、活動(dòng)閥芯等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理

在采用同心可調(diào)式分注工藝進(jìn)行分注作業(yè)時(shí)，先使通信可調(diào)式活動(dòng)水嘴處于完全關(guān)閉狀態(tài)，將管柱下放到設(shè)計(jì)位置后，再向油管內(nèi)注水打壓讓封隔器完全坐封，進(jìn)而完成分注管柱的施工[11-15]。在進(jìn)行水量測(cè)調(diào)時(shí)，測(cè)調(diào)儀器通過電纜下入井中至需要調(diào)配的層段，打開井下儀器調(diào)節(jié)臂并與可調(diào)節(jié)活動(dòng)水嘴對(duì)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(cè)流量曲線。根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的流量與預(yù)設(shè)配注量偏差的大小，在調(diào)節(jié)處理控制單元的控制下，通過“可調(diào)水嘴電機(jī)”帶動(dòng)可調(diào)水嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)可調(diào)水嘴開度的大小，直到達(dá)到地質(zhì)配注量所要求的誤差為止，穩(wěn)定一段時(shí)間后即告調(diào)節(jié)結(jié)束。該層調(diào)配完成后，再將儀器提出配水器，收起調(diào)節(jié)臂下放/上提至另一需要調(diào)配的層段進(jìn)行測(cè)試和調(diào)配，直至所有層段測(cè)調(diào)完畢，完成全井各層段的測(cè)調(diào)。

圖1 可調(diào)式同心配水器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of concentric adjustable water distributor1-下接頭；2-配水主體；3-活動(dòng)閥芯；4-單流閥；5-上接頭；6-防旋管；7-活動(dòng)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(shù)參數(shù)

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

2 關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

活動(dòng)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(shè)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(dòng)閥芯設(shè)計(jì)有活動(dòng)閥片(圖2)。閥片與活動(dòng)閥芯連為一體，通過旋轉(zhuǎn)活動(dòng)閥芯，用閥片密封注水孔的大小來改變注水量的大小。當(dāng)閥片與注水孔完全錯(cuò)開時(shí)，注水孔露出，注水量最大；當(dāng)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(diào)式配水器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖Fig.2 Structural diagram of regulating mechanism of concentric adjustable water distributor

圖3 可調(diào)式水嘴開關(guān)示意圖Fig.3 Switch schematic diagram of adjustable nozzle

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

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

(2)井下調(diào)節(jié)器與配水工作筒的定位對(duì)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(cè)，而在深井及大斜度井中存在的投撈測(cè)試難度大、成功率低的問題。

(3)不再需要進(jìn)行水嘴投撈工作，有效解決了常規(guī)投撈測(cè)試工藝需要進(jìn)行多次反復(fù)投撈更換水嘴、反復(fù)進(jìn)行流量計(jì)下放和上提驗(yàn)證注入量大小，調(diào)配效率低的問題，可極大提高工作效率和大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

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

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

為進(jìn)一步驗(yàn)證同心可調(diào)式配水器的科學(xué)及合理性，為該技術(shù)在延長(zhǎng)油田大范圍推廣奠定基礎(chǔ)，根據(jù)該工藝在大斜度井及低注入量注水井的優(yōu)勢(shì)，特優(yōu)選了永寧雙河區(qū)塊開展先導(dǎo)試驗(yàn)。

3.1 工區(qū)概況

永寧采油廠雙河區(qū)是以長(zhǎng)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(chǎn)等特點(diǎn)，油藏類型為典型的彈性-溶解氣驅(qū)巖性油藏。針對(duì)該油藏的特點(diǎn)，主要開展以“低注水量，溫和注水”的模式進(jìn)行注水，現(xiàn)有注水開發(fā)含油面積17.84 km2，水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量874.36×104t，動(dòng)用程度53.64%，累計(jì)注采比為0.71。通過注采井網(wǎng)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(jìn)嚴(yán)重，水驅(qū)動(dòng)用程度一直較低。為進(jìn)一步改善該區(qū)塊注水開發(fā)效果，自2010年開始對(duì)該區(qū)塊層間矛盾突出的井進(jìn)行分層注水作業(yè)。由于開始采取的是固定水嘴投撈調(diào)配工藝，在進(jìn)行測(cè)調(diào)時(shí)無法精確實(shí)現(xiàn)對(duì)單層低注入量的調(diào)配；因此，為有效解決該區(qū)塊分層注水面臨的實(shí)際難題，開展了同心可調(diào)式配水工藝的礦場(chǎng)試驗(yàn)。

3.2 關(guān)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(diào)式配水及其他所需的輔助工具構(gòu)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(diào)配水器、預(yù)制工作筒及眼管等組成(具體管柱結(jié)構(gòu)如圖4所示)。

圖4 同心可調(diào)式分注管柱結(jié)構(gòu)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(diào)配水器；4-預(yù)制工作筒；5-單流閥和眼管總成

在進(jìn)行分注作業(yè)施工時(shí)，首先按照設(shè)計(jì)要求將分注管柱結(jié)構(gòu)連接好，同時(shí)要求同心可調(diào)配水器的活動(dòng)水嘴在入井前處于關(guān)閉狀態(tài)，為后續(xù)打壓坐封做好準(zhǔn)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(yù)定位置后，從油管內(nèi)通過液體加壓，當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值(3～4 MPa)時(shí)，非金屬水力錨錨爪張開而錨定于套管內(nèi)壁上；各級(jí)Y341封隔器中的液體通過擠壓其膠筒使得各封隔器實(shí)現(xiàn)坐封，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各注水層位被隔開。最后利用同心可調(diào)配水器相配套的測(cè)調(diào)儀器與活動(dòng)水嘴完成中心對(duì)接后，將活動(dòng)水嘴打開，根據(jù)配注量的大小完成相應(yīng)的測(cè)調(diào)，即可進(jìn)行正常的分層注水。

3.3 效果分析

截至2016年5月，同心可調(diào)式配水器已在延長(zhǎng)油田永寧采油廠雙河區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)60余口井，獲得了翔實(shí)的測(cè)試資料，為該區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)提供了數(shù)據(jù)支持。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施的60余口井中，最大井深2126 m，最大井斜39.3°，試驗(yàn)成功率100%，一次測(cè)調(diào)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(cè)調(diào)技術(shù)相比，由于同心可調(diào)配水器為可調(diào)水嘴，調(diào)配一口井所需時(shí)間由常規(guī)投撈的2～3 d縮短為4～6 h，對(duì)于配注量在5 m3左右的測(cè)試誤差由原來的30%作業(yè)降低為10%以內(nèi)(具體與常規(guī)偏心分注工藝對(duì)比見表2)。此外，為了充分說明同心可調(diào)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(shì)，本文特優(yōu)選了3口典型井進(jìn)行說明(試驗(yàn)效果見表3)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，同心可調(diào)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(diào)式活動(dòng)水嘴在測(cè)調(diào)時(shí)具有時(shí)間少、勞動(dòng)強(qiáng)度低、效率和精度均較高的優(yōu)點(diǎn)。

表2 同心可調(diào)式分注工藝與偏心分注工藝指標(biāo)對(duì)比Table 2 Index comparison of concentric adjustable injection process and eccentric separate injection process

表3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)表Table 3 Field experiment effect of concentric adjustable water distributor

4 結(jié)論

(1)同心可調(diào)式配水器可實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鋼絲投撈工藝采用固定水嘴，多次投撈測(cè)調(diào)的缺陷，極大地提高了測(cè)調(diào)效率和精度。

(2)可調(diào)式同心配水工藝現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好，技術(shù)性能可靠，可解決大斜度井、深井的測(cè)試調(diào)配技術(shù)難題，尤其是可以實(shí)現(xiàn)低注入量注水井的各層流量測(cè)調(diào)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(shí)現(xiàn)測(cè)調(diào)的技術(shù)瓶頸。

(3) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，本文研制的同心可調(diào)式配水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，實(shí)用性好，可廣泛應(yīng)用到油田的分注工藝上，為進(jìn)一步提高油田整體精細(xì)注水水平提供了技術(shù)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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