李漢周，彭太祥，郭振杰，石建設

(1.中國石化江蘇油田分公司，江蘇 揚州 225009；2.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

江蘇油田具有“小、碎、貧、散”的特點，為典型的復雜小斷塊油田，屬陸相沉積油藏，非均質性強，層間矛盾突出，薄夾層、薄互層多，超過70%的油層層間距小于5.0 m。隨著開發(fā)的深入，層間矛盾日益嚴重，層間儲量動用狀況差異加大。為改善注水開發(fā)效果，油藏細分注水技術日益受到重視[1-4]，同時也面臨“兩小一大”(小夾層、小卡距、大斜度)問題?，F有的偏心分注工藝或偏心測調一體化工藝要求配水器卡封間距大于7.0 m，井斜小于25.00 °，無法滿足連續(xù)薄夾層細分注水要求[5-6]。針對該問題，開展了連續(xù)薄夾層油藏細分注水技術研究，研制了雙導向封隔配水器及配套測調儀器，形成了連續(xù)薄夾層油藏細分注水工藝，為油田精細注水提供了技術保障。

1 連續(xù)薄夾層細分注水技術

1.1 技術原理

連續(xù)薄夾層細分注水工藝采用以雙導向封隔配水器為主的分注管柱(圖1)，屬于橋式偏心配水工藝[7-10]的延伸，兩者最大區(qū)別為：雙導向封隔配水器集成了2臺配水器和1臺封隔器的功能，雙導向封隔配水器的集成配水主體上設有上、下注水流道和橋式通道，注水流道出口分別位于封隔膠筒的兩端，配合雙流道可調堵塞器，1臺工具可實現對相鄰2個油層的注水，通過2臺封隔配水器與1臺封隔器的組合可實現8.0 m油層細分4層注水，最小卡封間距可達1.0 m，解決細分注水的“兩小”難題(小夾層、小卡距)；雙導向封隔配水器采用小螺旋角雙導向結構設計，通過提高測調儀器下行動力，提高工藝對大斜度井的適應性，解決細分注水的“一大”難題(大斜度)；配套測調系統(tǒng)采用雙流量測調儀，采用定位一次、測調2層的方法，解決連續(xù)薄夾層細分注水井流量無法在線測調的難題。

圖1 常規(guī)偏心分注與連續(xù)薄夾層細分注水管柱示意圖

1.2 技術特點

(1) 適應性強。滿足井斜不大于45.00 °、卡封間距不小于1.0 m注水井，能實現8.0 m油層細分為4層注水。

(2) 測調效率高。測調儀器1次入井完成全井流量調配，測調儀器與堵塞器對接1次可同步調配2個油層的注水量。

(3) 兼容性好。與橋式偏心配水器可同井使用，工具最小內通徑為46 mm，注水井其他測試不受影響。

(4) 簡化管柱。相同分注級數下，所需下井工具少，簡化了管柱結構(表1)。

表1 相同分注級數下工具使用數量對比情況

2 關鍵技術

2.1 雙導向封隔配水器

2.1.1 結構

雙導向封隔配水器由配水總成、封隔總成、導向總成3部分組成(圖2)，配水總成與封隔總成由連接套連接。

圖2 雙導向封隔配水器總體結構示意圖

(1) 配水總成由集成配水主體、連接套、定位套、內聯套、外環(huán)套、下導管和下接頭組成，集成配水主體呈中空管狀，下端連接封隔器部分，集成配水主體內設偏心孔，偏心孔內配合安裝雙流道可調堵塞器，從而提供分層配水流道(圖2、3)。

雙流道可調堵塞器結構如圖4所示，主要分為3個部分：①上下進出水口。上進水孔c、上出水孔d、下進水孔e、下出水孔f，利用密封圈實現上下流道分開。②上下可調水嘴。水嘴由嘴芯和嘴套構成，嘴芯在嘴套內可上下旋合位移，實現注入量控制。③同軸驅動部分。驅動軸上部與打撈頭下部插接，驅動軸順時轉動時，上、下嘴套固定，上嘴芯向下移動旋入上嘴套，下嘴芯向上移動旋出下嘴套，上嘴芯水道關小，下嘴芯水道開大，反之，上嘴芯水道開大，下嘴芯水道關小，實現2層注入量的調節(jié)。

集成配水主體(圖3a)中心孔的上層進水槽與雙流道可調堵塞器上進水孔c連通，下層進水槽與雙流道可調堵塞器下進水孔e連通；集成配水主體內部設有與其軸向相平行的下出水通道(圖3b)，下出水通道上部與雙流道可調堵塞器下出水孔f連通，下部與定位套、中間套、內聯套之間的環(huán)形空間連通；集成配水主體側面設有上出水單流閥(圖3c)，與雙流道可調堵塞器上出水孔d連通；集成配水主體上設有與中心線平行且貫穿主體的橋式通道，當集成配水主體的中心孔被堵時，注入水通過橋式通道，可正常向第3、4層注水。

正常注水時，向集成配水主體內投入雙流道可調堵塞器。上層水經集成配水主體上層進水槽、雙流道可調堵塞器上進水孔c和上出水孔d、上出水單流閥注入上層；下層水經集成配水主體下層進水槽、雙流道可調堵塞器下進水孔e和下出水孔f、下注水通道進入連接套與定位套環(huán)形空間，經外環(huán)套、中心管與下導管環(huán)形空間、下接頭出水閥注入下層。

(2) 封隔總成由導流套、膠筒上下護套、膠筒和中心管等組成(圖2、5)，采用擴張式封隔器原理，實現相鄰注水層位分層。導流套內設有由閥球、彈簧、閥篩等組成的液控閥(圖5)，停注后，液控閥迅速關閉膠筒內腔，實現停注不解封。注水時，通過油管壓力打開液控閥，注入水進入膠筒內腔，膠筒在油套壓差下實現坐封；解封時，向油套環(huán)空打壓，通過連接泄壓件進液并打開液控閥，膠筒泄壓，膠筒回縮，實現解封。

圖3 集成配水主體結構

圖4 雙流道可調堵塞器

(3) 導向總成由上導向軌和下導向軌等組成，實現雙流量測調儀機械臂雙導向，安裝在集成配水主體兩端。導向軌采用小螺旋角設計[11]，測調儀器下行力增大15.9%，有助于提高大斜度井測調儀器調節(jié)機械臂與雙通道可調堵塞器的對接成功率，提高了大斜度井的適應性。

2.1.2 主要技術參數及特點

技術參數：總長為2 040 mm，最大外徑為115mm，最小內通徑為46 mm，膠筒外徑為113 mm，工作壓差為15 MPa，適用最大井斜為45.00 °，最高適應溫度為90 ℃，適用套管內徑為121～127 mm。配套雙流道可調堵塞器外徑為22 mm，堵塞器長度為248 mm。

圖5 導流套剖面圖

技術特點：①將2臺配水器和1臺封隔器的功能集為一體，1臺雙導向封隔配水器可滿足一級兩段分層注水要求；②封隔總成導流套內設計有液控閥，停注時膠筒內腔不泄壓，始終處于坐封狀態(tài)，避免停注時解封導致的層間串流；③采用雙導向和小螺旋角導向軌設計，測試儀器入井下行力增加15.9%，提高大斜度井適應性；④具有橋式偏心測試功能，可與常規(guī)偏心配水器配套使用，滿足同位素測試的條件。

2.2 雙流量測調儀

2.2.1 結構

雙流量測調儀是連續(xù)薄夾層細分注水工藝的配套測調工具，借鑒常規(guī)單層邊測邊調儀[12-18]研制而成。雙流量測調儀由馬籠頭、外磁式流量計、集流式流量計、調節(jié)機械臂、測試密封段等組成(圖6)。

外磁式和集流式流量計均采用電磁流量計原理，集流式流量計實現下層流量計量，外磁式流量計實現多注水層位總流量計量。調節(jié)機械臂由驅動電機和機械臂組成，測調時機械臂與雙流道可調堵塞器對接，由電機驅動機械臂控制雙流道可調堵塞器水嘴開度，實現注水量調節(jié)。測試密封段(圖7)由上下密封膠圈、上下短節(jié)、中間連接套、內中管等組成；內中管和中間連接套上開有中心孔，內中管與集流式流量入口相通；測調時，連接套中心孔與集成配水主體下層進水槽對應，上下密封膠圈位于下層進水槽兩側，實現下層的注入與計量。

2.2.2 工作原理

以一級兩段分注井為例，管柱結構為雙導向封隔配水器+單流閥+篩管+絲堵。

圖6 雙流量測調儀結構示意圖

圖7 測試密封段結構示意圖

雙流量測調儀與測試電纜連接入井，過雙導向封隔配水器，后上提至雙導向封隔配水器之上20 m，地面控制打開調節(jié)機械臂；下放并調節(jié)機械臂與雙流道可調堵塞器對接；此時，測試密封段密封膠圈在重力作用下撐開，下層注入水經集流式流量入口、集流式流量計、測試密封段中心孔至流道B進水口，集流式流量計直接測量下層注水量，即第2層注水量Q2，外磁式流量計測取注入第1層和第2層的總流量Q12，則第1層注水量Q1=Q12-Q2，流量等參數通過電纜實時上傳至地面控制系統(tǒng)。若Q1、Q2與配注量不符：①Q1﹥Q1配，Q2﹤Q2配(Q1配、Q2配分別為第1層和第2層的配注水量)，地面控制系統(tǒng)發(fā)出負調指令，放大下層水嘴開度，同時縮小上層水嘴開度，直至注水量合格；②Q1﹤Q1配，Q2﹥Q2配，地面控制系統(tǒng)發(fā)出正調指令，放大上層水嘴開度，同時縮小下層水嘴開度，直至注水量合格。

2.2.3 主要技術參數及特點

技術參數：儀器總長為1 800 mm，流量測量范圍為1～200 m3/d，流量測量精度為2%，壓力測量范圍為0～50 MPa，壓力測量精度為0.2%，電機轉矩不大于8 N·m。

技術特點：雙流量計設計，井下一次對接可計量雙流量，且流量在同一狀態(tài)下計量，配合雙流道可調水嘴，實現一次對接測調相鄰2層的流量，精度和效率大幅提升。

3 現場應用

連續(xù)薄夾層細分注水工藝在陳堡、沙埝、高集等區(qū)塊應用13口井，最小卡封間距為2.5 m，最大井斜為31.25 °，最大井深為2 587.0 m?，F場應用表明，連續(xù)薄夾層細分注水工藝可以實現8.0 m油層細分4層注水，且提高測調效率50%以上，對于油田精細注水、降本增效、增產穩(wěn)產具有重要意義。

以G6-6井為例。注水層厚度分別為1.2、3.6、3.0、18.3 m，隔層厚度分別為3.0、3.4、12.2 m，是一口典型的連續(xù)薄夾層注水井，采用常規(guī)偏心分注工藝，因卡距限制無法實現三級四段細分注水，因此，采用連續(xù)薄夾層細分注水工藝，注水管柱為液力錨+雙導向封隔配水器1+K344封隔器+雙導向封隔配水器2+單流閥+篩管+絲堵。

作業(yè)穩(wěn)注2周后進行流量測調。整個測調過程在4h內完成，相對常規(guī)偏心測調工藝，測調效率提高50%；雙流量測調儀與井下雙流道可調堵塞器累計進行11次對接，一次成功率達到91.0%；注水量調配結果見表2，4個注水層的配注量滿足地質和工藝要求；對應油井受效率達到50%，井組6口油井日產油由實施前5.2 t/d升至6.4 t/d，增產1.2 t/d。

表2 G6-6井分注層段及測試調配結果

4 結 論

(1) 連續(xù)薄夾層細分注水工藝可實現8.0 m油層細分4層注水，最小卡封間距為1.0 m，滿足了連續(xù)薄夾層、小卡封間距油層細分注水的需求。

(2) 雙導向封隔配水器和配套雙流量測調儀集成了橋式偏心注水、防返吐配水、大斜度偏心分注和測調一體化優(yōu)點，測調精度、測調效率和井斜適應性都大幅提高。

(3) 現場應用表明，連續(xù)薄夾層細分注水工藝能夠提高薄夾層、小卡封間距油藏的水驅效果，對油田開發(fā)后期的穩(wěn)產、增產具有重要意義。工藝現場應用效果良好，具有推廣應用的巨大潛力。