同心測調(diào)一體分注技術(shù)研究與應(yīng)用

耿海濤，肖國華，宋顯民，胡慧莉

（中國石油冀東油田公司鉆采工藝研究院，河北 唐山063004）

0 引言

冀東南堡灘海油田主要采用人工島、鋼制平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，井口密集，安全環(huán)保要求高，狹窄的地面條件決定其須采用大斜度定向井開發(fā)［1-4］。為保證其開發(fā)效果，通過技術(shù)攻關(guān)，形成了適用于該油田注水井的深斜井偏心分注工藝技術(shù)［5-8］，但該技術(shù)存在投撈周期長、測試效率低等問題［9-12］。

為解決上述問題，冀東鉆采工藝研究院開展了同心測調(diào)工藝技術(shù)研究，研制了同心可調(diào)配水器、三參測調(diào)儀、地面數(shù)據(jù)采集控制及處理系統(tǒng)，井下測調(diào)全過程可在地面直接讀取?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該技術(shù)測調(diào)效率和精度大幅提高，滿足了地質(zhì)配注要求，提高了水驅(qū)開發(fā)效果，對(duì)大斜度井的有效分注具有重要意義［13］。

1 同心測調(diào)工藝技術(shù)

1.1 原理

同心測調(diào)工藝技術(shù)利用機(jī)電一體化原理，采用邊測邊調(diào)的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)分注井的測試與調(diào)配［14-15］。首先將工藝管柱下到預(yù)定位置，此時(shí)可調(diào)配水器處于關(guān)閉狀態(tài)，打壓坐封封隔器和錨定器，完成管柱錨定坐封； 然后通過電纜將三參測調(diào)儀下入井內(nèi)，儀器到位后，地面控制設(shè)備發(fā)送指令打開測調(diào)儀定位爪，繼續(xù)下放，測調(diào)儀經(jīng)配水器導(dǎo)向槽導(dǎo)入，這時(shí)儀器機(jī)械調(diào)配手與水嘴對(duì)接，地面設(shè)備傳遞信號(hào)，調(diào)配機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)水嘴，調(diào)配注水量；同時(shí)井下各相關(guān)數(shù)據(jù)通過電纜傳輸?shù)降孛?，?jīng)分析處理后，調(diào)節(jié)后的注水量以及地層的溫度、壓力等參數(shù)可被直接讀取，能直觀、實(shí)時(shí)地觀察井底情況，從而逐級(jí)調(diào)節(jié)配水量，實(shí)現(xiàn)水量的精細(xì)調(diào)配。該工藝通過儀器一次輸送下井可完成所有層位的測試與調(diào)配，流量調(diào)節(jié)更加精確，工作量更小。同心測調(diào)工藝示意見圖1。

圖1 同心測調(diào)工藝示意

1.2 配套工具

1.2.1 同心可調(diào)配水器

1.2.1.1 工作原理

同心可調(diào)配水器主要由導(dǎo)管、上接頭、中心管、旋轉(zhuǎn)管和下接頭等組成（見圖2）。該配水器和三參測調(diào)儀配合使用，其中導(dǎo)管對(duì)測調(diào)儀起軸向和徑向限位作用，旋轉(zhuǎn)管在旋轉(zhuǎn)的過程中與其上端的帶孔墊片形成不等的過流面積，測調(diào)時(shí)過流面積呈線性變化，由小變大后再由大變小直到關(guān)閉，達(dá)到調(diào)節(jié)注水量的目的。

圖2 同心可調(diào)配水器結(jié)構(gòu)

1.2.1.2 工具特點(diǎn)

水嘴耐沖蝕，不易結(jié)垢，扭矩小，調(diào)配靈活，調(diào)節(jié)連續(xù)性強(qiáng)，水量調(diào)配更加準(zhǔn)確，易于控制；同心結(jié)構(gòu)各級(jí)配水器內(nèi)徑一致，分層級(jí)數(shù)不受限制，測試調(diào)配成功率高，適用于大斜度井。該工具有防返吐功能，可防止停注時(shí)地層返吐出砂。

1.2.1.3 技術(shù)指標(biāo)

可調(diào)水量0～500 m3/d；調(diào)節(jié)誤差≤5%；適應(yīng)井斜角≤60°；耐壓60 MPa；耐溫150 ℃。

1.2.2 三參測調(diào)儀

1.2.2.1 工作原理

三參測調(diào)儀主要由機(jī)械調(diào)節(jié)手、電動(dòng)定位爪、扶正器、電磁流量計(jì)、溫度探頭、壓力探頭等組成（見圖3）。三參測調(diào)儀通過電纜輸送到配水器內(nèi)，扶正器內(nèi)裝彈簧可壓縮，自由狀態(tài)下扶正器外徑大于配水器內(nèi)徑，當(dāng)測調(diào)儀器進(jìn)入配水器時(shí)扶正器被壓縮，可以保證測調(diào)儀器在大斜度井中居中。測調(diào)儀下到位后，地面控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，打開電動(dòng)定位爪。定位爪卡于測調(diào)配水器定位槽內(nèi)，從而起到軸向定位作用，按照預(yù)先設(shè)定好的距離，機(jī)械調(diào)節(jié)手的旋轉(zhuǎn)定位爪也正好卡在配水器的旋轉(zhuǎn)水嘴中。地面控制系統(tǒng)再發(fā)一個(gè)信號(hào)，機(jī)械調(diào)節(jié)手旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)配水器水嘴的大小，同時(shí)電磁流量計(jì)、溫度探頭、壓力探頭可實(shí)時(shí)檢測調(diào)配過程中各參數(shù)的變化。

圖3 三參測調(diào)儀

1.2.2.2 技術(shù)指標(biāo)

外徑38 mm；耐壓60 MPa；耐溫150 ℃；最大輸出扭矩300 N·m。

1.3 地面數(shù)據(jù)采集控制及處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)與三參測調(diào)儀的通訊，并對(duì)上傳的信號(hào)進(jìn)行處理與采集。地面控制系統(tǒng)通過測試電纜與三參測調(diào)儀連接，三參測調(diào)儀適時(shí)測取地層的流量、壓力、溫度等參數(shù)的變化，并通過測試電纜將變化的信號(hào)傳遞到地面，后由地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，及時(shí)將井內(nèi)傳遞上來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量、壓力、溫度的數(shù)據(jù)，并通過顯示器直觀顯示出來，據(jù)此調(diào)整所需注水量。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

目前該技術(shù)已在冀東南堡灘海油田的3 口大斜度井成功應(yīng)用（見表1），其中最大井斜53°，最大水平位移1835 m，均一次施工成功，調(diào)配誤差均小于5%，電纜一次下井即完成流量的調(diào)節(jié)和地層壓力、溫度數(shù)據(jù)的采集。

NP13-X1169 井在投注6 個(gè)月后，關(guān)閉層段2，對(duì)層段1 進(jìn)行測調(diào)，三參測調(diào)儀與同心可調(diào)配水器在分注段2 980～3 230 m，井斜46°位置一次對(duì)接成功，同心可調(diào)配水器水嘴轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不受水質(zhì)結(jié)垢影響，測試調(diào)配精度達(dá)到96.8%。目前該井管柱使用壽命已達(dá)450余天，各項(xiàng)指標(biāo)正常，工具性能穩(wěn)定。該井層段1 的測調(diào)結(jié)果見圖4。圖4表明配水器打開、關(guān)閉順暢，沒有遇阻、遇卡顯示，說明可調(diào)配水器的防腐防垢性能良好，一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

圖4 NP13-X1169 井層段1 測調(diào)結(jié)果

表1 同心測調(diào)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

3 結(jié)論

1）同心測調(diào)工藝電纜下井一次可以完成所有注水層的流量測試及水量調(diào)配，測調(diào)效率高，調(diào)配精度高，工作量小。

2）三參測調(diào)儀可以測取地層流量、溫度、壓力等參數(shù)，在地面適時(shí)直讀各參數(shù)變化，并根據(jù)井下各層段情況實(shí)施配注，提高了注水井層段合格率。

3）同心可調(diào)配水器采用同心結(jié)構(gòu)，在大斜度分注井段可以靈活調(diào)配，為南堡大斜度井分層注水提供了技術(shù)支持。

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