耐刺損JKP空心配水器的研制與應(yīng)用

胡劍，謝文獻，劉全國，田冰

(中石化勝利油田分公司勝利采油廠，山東 東營 257200)

耐刺損JKP空心配水器的研制與應(yīng)用

胡劍，謝文獻，劉全國，田冰

(中石化勝利油田分公司勝利采油廠，山東 東營 257200)

針對SC空心配水器在井內(nèi)因凡爾刺損嚴重導致空心分層注水管柱失效和洗井短路的問題，對配水器凡爾等關(guān)鍵部件實施了結(jié)構(gòu)改進，成功研制了耐刺損JKP空心配水器，通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用，該空心配水器壽命提高，大大延長了空心分層注水管柱有效期。

空心配水器；分層注水；耐刺損；洗井

表1 2015年導致注水井空心配水器失效問題調(diào)查

圖1 SC空心配水器工作原理示意圖

勝坨油田含油層系多，井段長，非均質(zhì)性嚴重，因此分層注水是提高勝坨油田采收率的重要手段。目前勝利采油廠共有分層注水井682口，分注率高達50.1%，分層注水工藝有空心分注工藝、同心雙管分注工藝、測調(diào)一體化工藝，其中空心分層注水井439口，占分注井的65.2%?？招呐渌魇强招姆肿⒐に嚨闹匾M成部分，因此提高空心配水器壽命，延長空心分注管柱有效期十分必要。

1 SC空心配水器的問題及工作原理

對2015年勝利采油廠空心配水器失效問題調(diào)查(表1)發(fā)現(xiàn)，造成注水井空心配水器失效的主要問題是凡爾刺損和芯子撈不出，其累計比例高達82.7%。

SC空心配水器的工作原理如圖1所示，當分層注水管柱停注時，凡爾在彈簧作用下閉合，可以防止地層水進入油管，形成層間竄流；當分層注水管柱正常注水時，注入水通過配水器芯子將壓力作用在凡爾端面上，凡爾壓縮彈簧，上行開啟，此時可進行正常注水。

隨著原油的采出量的不斷增大，水井的日注水量由平均60m3增加至150m3。由式(1)、(2)計算，配水器出水口水流速度達到0.013m3/s，是配水器設(shè)計流速的5倍，配水器結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適宜當前注水量，易發(fā)生刺損。

出水閥處水流速度計算公式：

(p1-p2)·S=κ·(χ0-χ)

(1)

(2)

圖 2 SC空心配水器出水凡爾結(jié)構(gòu)圖

SC空心配水器凡爾沒有將出水裝置和密封裝置分開(圖2)，凡爾罩既是出水通道同時又在停注時起密封作用。凡爾的結(jié)構(gòu)設(shè)計為面與面接觸，密封端面面積為1320mm2，這使得原本就容易刺損的出水處的損壞幾率進一步增加，損壞后的凡爾嚴重影響正常注水，并在停注時導致配水器無法密封。

2 耐刺損JKP空心配水器的研制

圖3 改進后配水器密封裝置示意圖

圖4 出水活塞各部件實物圖

圖5 出水活塞三級密封裝置圖

通過添加密封盤根，改進凡爾套，形成專門的密封裝置(圖3)，將出水孔和密封裝置分開，減小出水阻力的同時，避免注水過程中密封裝置受水流沖刷而損壞。

活塞主要由出水孔保護罩、密封盤根、固定套、調(diào)節(jié)環(huán)以及凡爾套5部分組成(圖4)。工作時，凡爾套和固定環(huán)組成了由金屬和金屬接觸的第一級密封裝置，停注時保證配水器的密封性；同時密封盤根和凡爾套組成了由橡膠和金屬接觸形成的第二級密封裝置，由于膠圈的耐刺性能較金屬強，保證了在凡爾套或固定環(huán)刺損后配水器的密封性；另外凡爾套上部設(shè)計的2級密封圈通過和中心體接觸，在保證注水時注入水單向流動的同時，保證配水器的密封性，這是改進后配水器的第三級密封裝置(圖5)。

由保護罩、密封盤根、固定環(huán)、凡爾罩形成的三級密封裝置一起組成了出水活塞，實現(xiàn)了密封裝置和出水通道的分開設(shè)計，這種設(shè)計不僅避免注水時密封裝置受水流沖擊而損壞，減小了水流阻力，同時保證了受水流沖刷部分刺損后配水器的密封性能。

3 室內(nèi)驗證及現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 室內(nèi)驗證

首先出水瞬時流速控制在0.013m3/s以內(nèi)，試驗時間120h(相當于正常注水井單層6個月的注水量)，出水凡爾處刺痕低于0.01mm，未出現(xiàn)出水凡爾密封失效情況。再將出水凡爾制成有一深為0.2mm周缺口(缺口前沿圓角為0.3mm)的出水孔刺損樣品，測試其密封性能良好。

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

2015年4～12月累計在209口井中下入耐刺損JKP空心配水器，共計423套。2015年12月20日對在井內(nèi)置放半年以上的125套耐刺損JKP空心配水器進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)僅2口井失效，失效率為1.6%。

4 結(jié)論

1)針對SC空心配水器存在的問題，研制了耐刺損JKP空心配水器，該空心配水器改進凡爾套，形成專門的密封裝置，將出水孔和密封裝置分開，減小出水阻力的同時，避免注水過程中密封裝置受水流沖刷而損壞。

2)通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，耐刺損JKP空心配水器密封性能良好，使用壽命高。

[編輯] 帥群

2016-10-10

胡劍(1988-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事油田注水工作，694318160@qq.com。

TE931

A

1673-1409(2017)11-0094-03

[引著格式]胡劍，謝文獻，劉全國，等.耐刺損JKP空心配水器的研制與應(yīng)用[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(11):94～96.