油田中新型大斜度井同心分層注水技術(shù)研究

摘要：文章主要研究油田中新型大斜度井同心分層注水技術(shù)，研究了井下連續(xù)可調(diào)配水器、電纜直讀測(cè)調(diào)儀和電纜直讀驗(yàn)封儀。該技術(shù)使用同心測(cè)調(diào)方式，井下排水器采用的橋式通道設(shè)計(jì)方式，水量調(diào)節(jié)使用的偏心閥設(shè)計(jì)。最后將同心分層注水技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的大斜度井中可以發(fā)現(xiàn)，能夠提高對(duì)接成功率、節(jié)約測(cè)調(diào)時(shí)間、提高測(cè)調(diào)精度、降低成本等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：大斜度井;油田;同心分層注水技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE357.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）09-0046-04

為了提高油田開發(fā)效果需要進(jìn)行注水處理，分層注水技術(shù)是一種比較有效的注水方式[1]。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)油田的開發(fā)水平不斷上升，各種大斜度井、定向井越來(lái)越多，對(duì)其技術(shù)要求也較高[2]。我國(guó)使用的偏心分層注水和其相關(guān)的配套設(shè)施適應(yīng)性比較差，存在一定的問(wèn)題，比如大斜井井下水嘴鋼絲投撈成功率比較小，所以就會(huì)造成大斜度井的測(cè)調(diào)出現(xiàn)問(wèn)題;而且大斜井在使用電纜進(jìn)行測(cè)調(diào)時(shí)，井下儀器和水嘴的對(duì)接成功率也非常低，所以就會(huì)導(dǎo)致大斜井分層注水和測(cè)試非常困難[3-5]。于是為了解決這些問(wèn)題，提高測(cè)試的準(zhǔn)確度和效率，文章對(duì)一種新型的大斜度井分層注水技術(shù)進(jìn)行分析，能夠同心對(duì)接、在線直接讀驗(yàn)封、同心調(diào)整等優(yōu)勢(shì)，從而能夠提高配水器和井下的儀器之間的對(duì)接成功率，在油田中具有更好的應(yīng)用效果。

1 新型大斜度井同心分層注水關(guān)鍵技術(shù)

該技術(shù)中所使用的注水管示意圖如圖1所示，該管屬于重要的設(shè)備之一，其中主要組成結(jié)構(gòu)包含著電纜、井下電纜控制儀、井下連續(xù)可調(diào)配水器和封隔器等。在工作過(guò)程中，需要對(duì)分層參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，還需要對(duì)其流量進(jìn)行調(diào)配，此時(shí)就可以通過(guò)注水管中的電纜進(jìn)行操作，電纜中的直讀控制儀，該儀器能夠控制與井下配水器進(jìn)行同心對(duì)接，同心調(diào)整，即可通過(guò)在線的形式對(duì)分層參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和直讀驗(yàn)封，還能夠?qū)ε渥⒘孔詣?dòng)或者手動(dòng)的方式進(jìn)行側(cè)調(diào)。所以電纜控制儀屬于測(cè)調(diào)系統(tǒng)中的重要組成部分，測(cè)調(diào)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中還包含著井下連續(xù)可調(diào)配水器，這兩個(gè)部分共同組成了測(cè)調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，配水器包含著井下可調(diào)水嘴和橋式通道。后能夠?qū)崿F(xiàn)分層配水的作用。進(jìn)行連續(xù)可調(diào)配水器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下所示：

1）在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，連續(xù)可調(diào)配水器和電纜控制儀采用的是同心調(diào)整和同心對(duì)接的方式，另外，在設(shè)計(jì)井下可調(diào)水嘴時(shí)并沒(méi)有將其設(shè)計(jì)在中心位置，而是將其設(shè)計(jì)在偏心位置。此設(shè)計(jì)方式能夠保證井下儀器和配水器進(jìn)行同心對(duì)接和同心調(diào)整，從而可以提高大斜度井的側(cè)調(diào)和對(duì)接成功率。在該設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了偏心注水工藝，這種方式已經(jīng)有了比較成熟的應(yīng)用，所以再將其用于大斜度井同心分層注水技術(shù)中能夠有比較好的應(yīng)用，能夠水嘴的設(shè)計(jì)方式處于全關(guān)狀態(tài)時(shí)的漏失非常小，阻力下，有利于調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單化。另外，在調(diào)節(jié)水量的過(guò)程中能夠使得閥芯處于直線運(yùn)動(dòng)，從而可以避免長(zhǎng)期沖擊配水器，可以提高配水器的使用時(shí)間。并且設(shè)計(jì)水嘴時(shí)使用的設(shè)計(jì)形狀為V型，這種方式可以提高小水量側(cè)調(diào)適應(yīng)性能。

1.1 井下連續(xù)可調(diào)配水器

大斜度井同心分層注水管中的重要組成部分井下連續(xù)可調(diào)配水器的主要作用就是實(shí)現(xiàn)分層配水，其工作環(huán)境長(zhǎng)期處于井下，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)是與井下可調(diào)水嘴進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，所以水嘴不能夠進(jìn)行投撈處理，從而能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[6]。井下連續(xù)可調(diào)配水器的主要結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，其中主要包含著上接頭、下接頭、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、橋式通道等。從圖中可以看出每一個(gè)結(jié)構(gòu)部分都有其各自的作用，共同作用之

2）該配水器使用的是四筆尖定位設(shè)計(jì)，當(dāng)電纜控制儀到了筆尖的位置之后，然后將其直接導(dǎo)人到定位臺(tái)階，從而可以達(dá)到配水器和井下儀器之間的同心定位，并且可以保證該同心定位的精確性比較高，一般情況下，當(dāng)大斜度井的角度不大于60°時(shí)，其成功對(duì)接率能夠達(dá)到95%以上。

3）井下連續(xù)可調(diào)配水器中包含著橋式通道，采用這種設(shè)計(jì)方式能夠消除層間的干擾，從而可以提高系統(tǒng)測(cè)調(diào)的精度。

1.2 電纜直讀測(cè)調(diào)儀

電纜控制儀中的直讀測(cè)調(diào)儀的主要作用為直接在線側(cè)調(diào)井下分層相關(guān)參數(shù)，其主要組成結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中主要包含7種結(jié)構(gòu)組成。測(cè)調(diào)儀和井下的配水器進(jìn)行同心對(duì)接和同心調(diào)整，然后進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)注水過(guò)程中的流量、溫度和壓力等參數(shù)，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的讀取可以實(shí)現(xiàn)配注量的自動(dòng)或者是手動(dòng)的測(cè)調(diào)[7]。

與傳統(tǒng)的常規(guī)儀器相比較，電纜直讀測(cè)調(diào)儀能夠同時(shí)具有電動(dòng)控制主動(dòng)解封和主動(dòng)密封的作用，在運(yùn)行過(guò)程中將會(huì)具有更好的可靠性。另外，結(jié)合井下高精度流量計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單層流量直接測(cè)試，而不用通過(guò)逐層遞減的方式進(jìn)行計(jì)算從而得到單層的流量[8]。能夠提高流量測(cè)試的精度，當(dāng)測(cè)量小水量時(shí)也能夠具有很好的適應(yīng)性。通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果如圖5所示，從圖中可以看出，當(dāng)分層流量處于3.48-50m3/d時(shí)，使用電纜直讀測(cè)調(diào)儀進(jìn)行測(cè)試的誤差小于5%，在大部分的情況之下，誤差小于2%。而且，電纜直讀測(cè)調(diào)儀的使用范圍比較廣，還能夠在傳統(tǒng)非集流中進(jìn)行測(cè)試。

1.3 電纜直讀驗(yàn)封儀

當(dāng)前所使用的封隔器驗(yàn)封方式主要使用的為鋼絲投撈，這種方式需要多次進(jìn)行投撈，還需要將驗(yàn)封的結(jié)果通過(guò)地面進(jìn)行回放，所以應(yīng)用于大斜度井的驗(yàn)封上時(shí)不僅會(huì)降低其精確度，還會(huì)降低其驗(yàn)封的效率。然而電纜直讀驗(yàn)封儀不需要進(jìn)行投撈就可以直接實(shí)現(xiàn)在線直讀驗(yàn)封，另外還不需要進(jìn)行地面回放，所以能夠大大提高驗(yàn)封的效率和精確度。電纜直讀驗(yàn)封儀的結(jié)構(gòu)組成如圖6所示，其中主要的結(jié)構(gòu)包含6個(gè)部分。其中的三壓傳感器主要包含皮囊壓力、油管壓力和地層壓力。電控雙皮囊采用的設(shè)計(jì)方式為擴(kuò)張?jiān)O(shè)計(jì)，當(dāng)皮囊的壓力比油管壓力大0.5MPa時(shí)，此時(shí)的密封狀態(tài)是正常的，否則皮囊密封出現(xiàn)問(wèn)題。

電纜直讀驗(yàn)封儀的工作原理并不復(fù)雜，其主要原理示意圖如圖7所示。在進(jìn)行驗(yàn)封之前，需要使得各一個(gè)級(jí)別的水嘴處于打開狀態(tài)，才能夠開始驗(yàn)封工作。其具體的工作原理為：電纜直讀驗(yàn)封儀首先和第二級(jí)配水器進(jìn)行對(duì)接，然后上下皮囊會(huì)進(jìn)行主動(dòng)密封，地面會(huì)對(duì)通過(guò)地下的三壓力傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)在線顯示。井口會(huì)主動(dòng)的改變油管壓力，那么其上一層地層壓力也會(huì)隨之發(fā)生變化，但是如果當(dāng)前層底層壓力也發(fā)生了變化，那么就能夠證明封隔器不密封，只有當(dāng)當(dāng)層地層壓力不會(huì)隨之發(fā)生變化時(shí)，才能夠證明封隔器是處于密封狀態(tài)。對(duì)第二級(jí)完成驗(yàn)封之后，即完成了第一級(jí)驗(yàn)封作業(yè)。此時(shí)的第一級(jí)驗(yàn)封的結(jié)果反映的是兩極封隔器的密封狀態(tài)。

2 油田中的應(yīng)用效果分析

為了驗(yàn)證新型大斜度井同心分層注水技術(shù)的應(yīng)用效果，將其應(yīng)用于某油田大斜度井中。該井的最大斜度為50.7°，其中有3個(gè)層段需要進(jìn)行注水。其中使用的管柱示意圖如圖8所示，此時(shí)的水嘴處于全開狀態(tài)。該油井在之前采用了偏心分層注水管柱實(shí)現(xiàn)分層注水，其中需要進(jìn)行12次的投撈作業(yè)，驗(yàn)封和測(cè)調(diào)時(shí)間總共花了108h，其中單層流量測(cè)試誤差超過(guò)了20%。所以在該油田中采用偏心分層注水技術(shù)并沒(méi)有很好的應(yīng)用效果。于是對(duì)其使用新型大斜度井同心分層注水技術(shù)，其具體過(guò)程如下。

2.1 封隔器電纜直讀驗(yàn)封

在工作過(guò)程中，油管打壓時(shí)套管沒(méi)有出現(xiàn)返水的現(xiàn)象，從而可以證明第1級(jí)封隔器的密封狀態(tài)良好，然后對(duì)另外兩層進(jìn)行密封驗(yàn)證。此時(shí)通過(guò)觀察皮囊壓力能夠判斷皮囊的密封狀態(tài)良好。最后再根據(jù)第3級(jí)的驗(yàn)封結(jié)構(gòu)判斷第2級(jí)的驗(yàn)封結(jié)構(gòu)。

圖9即為封隔器電纜直讀驗(yàn)封曲線圖，從圖中可以看出，對(duì)第3級(jí)密封進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，其油管壓力低于皮囊壓力2MPa，而且能夠維持3mm，能夠證明皮囊工作處于密封狀態(tài);另外兩個(gè)壓力維持的時(shí)間和壓力大小也復(fù)合要求，能夠證明第3級(jí)封隔器處于密封狀態(tài)。對(duì)第2級(jí)的密封狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，其壓力和時(shí)間也復(fù)合要求，能夠證明皮囊處于正常工作狀態(tài)。然而其中另外兩個(gè)壓力沒(méi)有明顯的分開，可以說(shuō)明第2、3級(jí)封隔器中存在一個(gè)或者兩個(gè)不合格。因?yàn)樵谥耙呀?jīng)判斷出第3級(jí)是正常狀態(tài)，即可以說(shuō)明第2級(jí)封隔器的密封出現(xiàn)問(wèn)題。

2.2 分層流量在線側(cè)調(diào)

當(dāng)完成密封狀態(tài)檢測(cè)之后，接下來(lái)就需要進(jìn)行分層流量側(cè)調(diào)。其操作步驟為：將電纜直讀測(cè)調(diào)儀放人到任意一層的配水器，然后在配水器上部距離10m處打開儀器支撐臂，再繼續(xù)下人，進(jìn)行同心對(duì)接處理。將儀器放置在中心位置則開始進(jìn)行測(cè)調(diào)。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)節(jié)水嘴開度，將單層測(cè)試誤差控制在20%以內(nèi)。然后按照此方式對(duì)其他層段進(jìn)行測(cè)調(diào)。測(cè)試方式有兩種情況，當(dāng)單層流量每天小于50m3時(shí)，則使用集流測(cè)試方式，當(dāng)流量每天大于或者等于50m3時(shí)，使用非集測(cè)調(diào)的方式。最后測(cè)得的結(jié)果如圖10所示。從圖中可以看出，第3層的調(diào)配誤差為16.8%，第2層的誤差為12.8%，第1層的誤差為0，所以，3層的調(diào)配誤差全部是小于20%，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，所以其配注合格。

3 結(jié)語(yǔ)

新型大斜度井同心分層注水技術(shù)能夠提高工作效率，提高測(cè)調(diào)的精度性，

還能夠提高該技術(shù)使用的穩(wěn)定性能，將其應(yīng)用于實(shí)際的油田中具有更好的應(yīng)用效果。文章實(shí)例研究中，通過(guò)使用新型的技術(shù)使得在室內(nèi)試驗(yàn)流量測(cè)試誤差保持在5%以內(nèi)，而且不需要進(jìn)行逐層遞減的方式計(jì)算流量，直接就可以直接測(cè)試，并且還能夠提高測(cè)試的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉榮，閏建文，楊海英，等.國(guó)內(nèi)分層注水技術(shù)新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].石油鉆采工藝，2011，33（02）：102-107.

[2]常洪超，張玲霞，李振杰，張店油田長(zhǎng)裸眼大斜度定向井鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2001（03）：48-51.

[3]李明，金文慶，巨亞鋒，等，橋式偏心分層注水技術(shù)在大斜度井上的應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2010，38（ 12）：70-72.

[4]趙欽瑞，龍遠(yuǎn)強(qiáng)，李興.大斜度分注井測(cè)調(diào)一體化工藝配套研究與應(yīng)用[J].復(fù)雜油氣藏，2018，11（叭）：83-86.

[5]張鳳輝，薛德棟，楊萬(wàn)有，等，電纜永置式井下測(cè)調(diào)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2015，43（09）：79-82.

[6]陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏.同心可調(diào)式配水器的研制與試驗(yàn)[J].非常規(guī)油氣，2017，4（04）：93-96+6.

[7]蔣雨辰.新型直讀式注水流量測(cè)調(diào)儀研制與應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2013，42（06）：52-54.

[8]王旭升，王春生，王朝麗.注水井管柱內(nèi)測(cè)調(diào)儀下行阻力計(jì)算[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34（08）：147-149+169.

作者簡(jiǎn)介：唐小剛（1985-），男，陜西岐山人，碩士研究生，講師，研究方向：石油與天然氣。