注水井控壓調(diào)節(jié)閥的研制及應(yīng)用①

陳建勛++蔣文洲++商金功

摘 要：目前雙河油田水井返吐出砂導(dǎo)致維護(hù)性作業(yè)井次高、測試?yán)щy，采用地面工藝技術(shù)、井筒分注工藝技術(shù)與管理三方面相結(jié)合的綜合治理思路和措施進(jìn)行治理，年減少了維護(hù)性作業(yè)41井次，提高了注水時率2.1個百分點，提高測試一次成功率9.8個百分點，見到了良好的效果。此控制調(diào)節(jié)閥從地面工藝解決注水井洗井時的返吐、返砂等現(xiàn)象。同時增加不同井壓力可調(diào)節(jié)，洗井時返出壓力恒定的功能，即滿足了生產(chǎn)實際的需要，更提高了工藝的先進(jìn)性。通過現(xiàn)場10口注水井三年的初步試用結(jié)果表明，該控壓調(diào)節(jié)閥具有較高的推廣價值和廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：注水井 反吐 調(diào)壓 恒壓

中圖分類號：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0073-02

油田開發(fā)進(jìn)人注水期后，水質(zhì)不斷變差，地下油藏環(huán)境日趨復(fù)雜，加重了注水井的注水量，注水井在注入一定水量后，因油污和雜質(zhì)等問題，造成井筒、井下工具、地層堵塞和污染，注水量下降，就要對井筒進(jìn)行清洗，洗井效果不好，就要上作業(yè)。為了達(dá)到洗井效果，普遍采用變排量洗井，開始控制在20～25m3/h，噴量一般不大于5m3/h，如發(fā)生漏失，立即停止洗井，噴量超過5m3/h時，應(yīng)控制出口水量，洗井用時2h。平衡階段排量控制在30～35m3/h，使進(jìn)出口排量達(dá)到一致，水質(zhì)相同，穩(wěn)定洗井時間3h。下降階段排量控制在15m3/h，穩(wěn)定洗井1h[2]。這給現(xiàn)場操作帶來了很大的工作量；另一方面，在井口控制壓力很不容易，并隨洗井過程不斷變化，更不能保持在洗井過程中穩(wěn)定壓力，因此，洗井質(zhì)量難以保證?；谝陨显颍瑸榱颂岣呦淳|(zhì)量、減少作業(yè)費用為目的，該研究者于2010年10月研制成功注水井控壓調(diào)節(jié)閥（見圖1）。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

控壓調(diào)節(jié)閥如圖1所示，由兩通閥體、半球座、控水半球、密封圈、內(nèi)置彈簧、壓帽、調(diào)節(jié)桿六部分組成。半球座在閥體右側(cè)，由球面密封環(huán)和進(jìn)水孔；控水半球位于中端，由半球密封面和固定桿組成；內(nèi)置調(diào)節(jié)彈簧位于控水半球和調(diào)節(jié)桿之間；密封圈由密封環(huán)和膠皮圈組成，內(nèi)面用腳皮圈密封，外面用絲扣密封；壓帽內(nèi)外有螺紋，外螺紋；固定在閥體上并加有鉚釘，螺紋連接調(diào)節(jié)桿；調(diào)節(jié)桿位于最左側(cè)，外側(cè)端部是4方，使用專用工具調(diào)整。

1.2 工作原理

控壓調(diào)節(jié)閥采用立式焊接連接方式，安裝在注水井井口洗井返出的立管上，進(jìn)口連接井口端，出口連接在回收液管線端。半球閥采用彈簧調(diào)壓設(shè)計，靠彈簧的伸縮力穩(wěn)定液體壓力。注水井正常洗井時，首選計算返出液在井口合適的壓力（一般采用控制壓力加上液柱壓力略小于油層壓力 0.5兆帕，達(dá)到油層微吐或不吐），利用正反旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)到設(shè)定壓力（以后只要油層壓力不發(fā)生變化，就不需在調(diào)整）。此時就可以按照變排量洗井的要求進(jìn)行洗井，當(dāng)壓力超過額定壓力時，閥內(nèi)液體壓力對控制半球施加一定力量，控制半球遠(yuǎn)離半球閥座，開口增大，排量增加，壓力下降，直至穩(wěn)定；當(dāng)壓力不足時，內(nèi)置調(diào)節(jié)彈簧伸長，對控制半球施加反作用力，縮小控制半球和半球座的距離，排量減少，壓力上升，直至穩(wěn)壓[3]。當(dāng)洗井結(jié)束后，關(guān)閉井口洗井閥門即可，下次洗井只需打開洗井閘門。

1.3 技術(shù)性能

注水控制調(diào)節(jié)閥與防反吐分隔器等技術(shù)相比，具有以下結(jié)構(gòu)和技術(shù)優(yōu)勢：①閥體外形簡單，最大直徑89mm，流道最小直徑30mm，進(jìn)出口管徑與井口流程管線內(nèi)徑相同，便于對口焊接；②注水井正常注水時，控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，減少了彈簧壓力，使用壽命長；③控制半球和半球座采用不銹鋼材料，耐腐蝕性好密封嚴(yán)，內(nèi)置調(diào)節(jié)彈簧選用1Cr18Ni9不銹鋼絲制作，具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能[5]，更具可靠性[4]；④安裝部位在井口，便于操作和維修；⑤使用范圍廣，壓力能自動恒壓，洗井效果好；⑥減少操作人員工作量；⑦維修費用低，不需作業(yè)，不需停注。

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

注水井控壓調(diào)節(jié)閥研制成功后，2013年在河南油田分公司第一采油廠選20口注水井進(jìn)行試用。為驗證調(diào)節(jié)閥的效果，篩取了江河采油管理區(qū)、雙河油礦、下二門油礦、衛(wèi)崗油礦各5口易發(fā)生油層返吐的注水井。試用效果見表l（截至2013年-2014年）。

同期對比，減少洗井次數(shù)23井次，減少作業(yè)16井次，減少作業(yè)費用150余萬元，增加注水量1 600m3。

總結(jié)初步試用效果，注水井控壓調(diào)節(jié)閥具有以下優(yōu)點：

（1）控壓調(diào)節(jié)閥替代井口人工調(diào)壓，節(jié)省了大量工作量。

（2）全天都可以安排洗井，不用頻繁到井口調(diào)壓。

（3）恒壓穩(wěn)定技術(shù)可保證每次洗井效果。

（4）性能可靠，使用壽命延長。目前10口試驗井均運行正常，無維修記錄。

根基設(shè)計原理及加工技術(shù)，存在一下缺點：

（1）控壓調(diào)節(jié)閥不能代替井口閘門使用。

（2）控壓調(diào)節(jié)閥不能代替單流閥使用。

鑒于控壓調(diào)節(jié)閥閥的良好應(yīng)用效果，已在河南油田分公司第一采油廠40口井進(jìn)行了推廣，并組織專家論證，形成穩(wěn)定生產(chǎn)工藝技術(shù)。

3 結(jié)語

注水井控壓調(diào)節(jié)閥采用球形面密封設(shè)計、內(nèi)置高強(qiáng)度彈簧等技術(shù)，同防返吐技術(shù)相比可靠性有較大幅度提高，使用壽命也大大延長，同時增加針對不同油藏壓力可設(shè)定相應(yīng)工作壓力，并具有恒壓功能?，F(xiàn)場10口注水井兩年的試驗結(jié)果表明，該控壓調(diào)節(jié)閥不但適用于一般油藏，更適用于易油藏壓力高，洗井反吐嚴(yán)重的注水井，在油田具有較高的推廣價值和廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 何力淵，郭洪濤，張鼎，等.雙河油田返吐出砂綜合治理技術(shù)[J].石油地質(zhì)與工程，2012（4）.

[2] 尚晉.淺談提高注水井洗井效果的措施[J].環(huán)球市場信息導(dǎo)報，2011（12）.

[3] 馮永江，張俊，時新東，等.新型油井單流閥的研制與應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2008，36（11）：75-76.

[4] 纂耀光，劉峰.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2006.