空心可調配水器優化研究與應用

劉艷霞，姜廣彬，郭林園，聶文龍，許玲玲，張國玉

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營257000） ＊

空心可調配水器優化研究與應用

劉艷霞，姜廣彬，郭林園，聶文龍，許玲玲，張國玉

（勝利油田采油工藝研究院，山東東營257000）＊

針對目前空心式分層注水工藝技術存在的測調工作量大、水嘴調節難度大、分注管柱局限性等問題，研制了空心可調配水器。結合測調一體化技術，采用邊測邊調的方式對注水井同時進行測試與調配，不需進行吸水指示曲線測定和水嘴計算，儀器一次下井實時測試和調配各個層位。調配方法更符合注水井工作狀態，避免了分層測試的壓力影響，使配注量調節更準確，同時提高了工作效率，減小了工作量?，F場應用50多井次，平均測調時間由24h縮短至8h，調配準確率達90%以上。

空心可調配水器；測試調配；注水井

目前采用的空心式分層注水工藝技術，存在以下問題：①分層注水井測調工作量大，為了滿足各層配注要求，常規的注水調配需要測吸水指示曲線、通過配注計算各層水嘴等多個工序，同時，受注水水質等因素影響，在注水后期測試調配時容易造成卡阻；②水嘴節流方式調配難度大，以水嘴節流進行各層注水量調配，由于測地層吸水指示曲線等過程的誤差，要想達到各層的精確配注非常困難［1－2］；③分注管柱各有局限性，目前的偏心分注管柱可以滿足多層配注（4層以上）的要求，但部分井的投撈成功率不理想，空心分注管柱投撈測試方便，但分注層數受限制［3］。

采用同尺寸空心可調配水器代替常規配水器的液控注水井空心測調一體化技術，解決了傳統空心配水工藝分層級數的受限問題，實現了不限級數的分層注水。該技術通過電纜絞車，把一體化測調儀下入到空心可調式配水器內，通過地面控制，利用地面控制軟件實時觀察井底流量、壓力、溫度的變化情況，將測試和調配工作1步完成，驗封時也無需分級驗封，只需1次作業便可實現全井所有層位的驗封工作［4－5］。

1 可調配水器結構設計

在現有配水器設計原理的基礎上，設計了拉套式、旋轉套式和閥片式3種可調配水器。

1.1 拉套式可調配水器

拉套式可調配水器主要由上下接頭、旋轉套、防旋套管、開關套等組成，其結構如圖1所示。

圖1 拉套式可調配水器結構

拉套式可調配水器的密封方式為滑套密封方式。工作時，一體化測試調控儀下入可調配水器中心位置，連接臂在電機的帶動下張開，卡住旋轉開關套的鍵孔，帶動旋轉開關套旋轉。上面的導程槽在旋轉過程中帶動卡在其中間的導向銷上、下運動，完成旋轉運動到直線運動的轉換［6－7］。導向銷跟開關套襯套及開關套連接在一起，兩者會隨著導向銷的上、下運動而運動。導向銷上、下運動的過程中帶動導向套和開關套上、下運動，從而來控制出水口的大小，以此來控制出水量的大小。

1.2 旋轉套式可調配水器

旋轉套式可調配水器主要有上下接頭、旋轉套、連接套、彈簧、固定螺套等部分組成，其結構如圖2所示。

圖2 旋轉套式可調配水器結構

其工作原理與拉套式可調配水器是一樣的，也是將一體化測調儀下到位后，防轉套管卡槽定位，旋轉套卡槽定位轉動。旋轉套式可調配水器直接通過旋轉套的水嘴與上接頭外套的水嘴配合從而控制注水量的大小。

1.3 閥片式可調配水器

閥片式可調配水器主要包括上下接頭、中心管、防轉套管、旋轉芯子、固定閥座、活動閥、壓簧、定位段等部分，其結構如圖3所示。

圖3 閥片式可調配水器結構

其工作原理與以上2個配水器一樣，測調儀到位后，連接臂在電機的帶動下張開，卡住旋轉芯子的鍵孔，由于內彈簧的存在使旋轉芯子頂住上、下閥片至水嘴處。旋轉芯子旋轉時，會帶動上閥片旋轉，從而使其與下閥片上的過水口的重合度發生變化，以此來調節出水量大小。可調水量0～500m3／d；最大耐壓60MPa；耐溫150℃；可以無限級使用。

2 配水器試驗及優選

由于注水井腐蝕嚴重，為了提高配水器的防腐性能，選擇不銹鋼材料2Cr13。對試制的3種配水器進行室內試驗，以進行評價和優選［8］。

2.1 優選試驗

如圖4所示，將閥片式可調配水器、拉套式可調配水器、旋轉套式可調配水器依次連接好，在最上一級配水器上連接2m油管短節，上面接三通接頭，三通接頭的正上方連接防噴器，三通側接頭連接電動增壓泵，防噴器為了一體化測調儀測調時起防噴作用。

將3種不同型式配水器與試驗裝置相連接，并將其連接到電動試壓泵上，檢查無誤后，啟動試壓泵進行試驗。啟動一體化測調儀對配水器進行調整，觀察并記錄電壓、電流以及泵壓變化情況，并根據排量及時間計算流量變化。反復進行上述步驟，記錄試驗數據。最后，將配水器完全關閉，增壓至20 MPa，觀察配水器的密封情況。

圖4 可調配水器優選試驗流程

2.2 試驗結果及優選

3種配水器基本符合技術指標要求，但拉套式配水器調配工作電流偏大，閥片式和旋轉套式配水器調配電流相對來說較小，旋轉套式配水器有少量滲漏，需進一步進行試驗驗證其工作性能和可靠性，數據如表1所示。

從表1的數據及試驗過程分析，可得出優選結論：

1） 拉套式可調配水器調配所需的工作電流明顯高于旋轉套式和閥片式配水器。從結構角度分析，拉套式配水器是將旋轉運動轉化為上、下往復運動，在此過程中，存在力的浪費，其中一部分力隨著切向槽而消失，能夠推動開關套開啟與關閉的力較小，故傳動效率較低。

2） 旋轉套式配水器的調配電流是最小的，但是在壓力較大時，旋轉套式配水器會有一定的泄漏。原因是由于旋轉密封的結構，旋轉芯子與配水器主體可能配合不好，故而對加工精度的要求很高。

3） 綜合來看，應選擇閥片式配水器，其閥片式密封結構保證了配水器的密封性；同時，上下閥片間的接觸面較小，故而調配時需要的扭矩小，工作電流低，靈敏度高。

表1 3種不同配水器室內試驗數據

3 現場應用

空心可調配水器測調一體化技術原本是為解決海上油田測調施工工作量大的問題而研究實施的一項技術，經過應用發現在陸上油田注水井同樣具有很好的效果。

該技術在東辛采油廠的營12、辛9區等共應用50余井次，1次施工成功率達到98%，最大井斜角24.8°，封隔器最大下深2 650m，單井平均測調時間由24h縮短至8h，累計增注52 200m3，調配準確率大幅提高，由33%調高至90%，對應油井日增油5.1t，大幅提高了測調精度，同時有效解決了調配誤差大等問題，取得了很好的應用效果。一體化技術施工應用參數如表2。

表2 陸地采油廠空心可調配水器測調一體化技術施工應用參數

續表2

4 結論

1） 閥片式空心可調配水器測調一體化技術在勝利油田陸上采油廠應用50余井次，1次施工成功率達到98%，取得了很好的應用效果。

2） 該技術調配方法更加符合注水井工作狀態，配注量調節更加準確，工作效率大幅提高。

3） 閥片式空心可調配水器調配靈活，下入個數不受限制，流量線性調節，調參精確。

4） 空心配水器測調一體化注水工藝技術在注聚區塊或者水中含有較多原油的情況下，由于原油或其他雜質附著在測調儀電磁流量計部分，可能會出現測調不正常、配注不準確的問題。因此在應用該工藝的過程中，遇到該情況時，施工時應嚴格進行徹底洗井。

［1］ 李常友，劉明慧，賈兆軍，等.液控式分層注水工藝技術［J］.石油機械，2008，36（9）：102－104.

［2］ 姜廣彬，鄭金中，張國玉，等.埕島油田3種分層防砂分層注水技術分析［J］.石油礦場機械，2010，39（8）：71－74.

［3］ 王增林，辛林濤，崔玉海，等.埕島淺海油田注水管柱及配套工藝技術［J］.石油鉆采工藝，2001，23（3）：64.

［4］ 姜廣彬，李常友，張國玉，等.注水井空心配水器一體化測調技術［J］.石油鉆采工藝，2011，23（4）：99－101.

［5］ 呂億明，王 百，黃 偉，等.水平井找水測試一體化工藝技術［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：93－95.

［6］ 趙奇祥.新型投撈式恒流配水器設計與應用［J］.石油礦場機械，2010，39（7）：49－53.

［7］ 楊建斌，王鳳秋，戴志宏，等.大通徑導流器研制與應用［J］.石油礦場機械，2011，40（7）：80－81.

［8］ 孫桂玲，竇守進，關 巍，等.雙通路偏心分注技術適應性改進與試驗［J］.石油礦場機械，2010，39（7）：84－89.

Optimization Study and Application of Integrated Hollow Water Segregator

LIU Yan－xia，JIANG Guang－bin，GUO Lin－yuan，NIE Wen－long，XU Ling－ling，ZHANG Guo－yu
（Oil Prodution Technology Institute，Shengli Oilfield，Dongying257000，China）

Integrated hollow water segregator was developed for there were many problems existed was the hollow separated layer water injection technology such as the mass work in allocating，the difficulties in the adjusting of water gate and the limitations of the tubular column.Working together with other allocating instruments，the segregator could test and allocate all the layers simultaneously without the measurement of bibulous instructions curve and the calculation of water gate.This allocating method is more congruously to the normal conditions of the injection wells.It avoids the effects of pressure in zonal testing and makes the allocation more accurate and efficient.It has been used in the oilfield for more than 50times with allocating accuracy above 90%.And it shortened the allocating time from 24hours to 8hours.

hollow water segregator；testing and allocating；water injection well

1001－3482（2012）07－0074－04

TE934.1

A

2012－01－22

勝利油田分公司科技推廣項目“注水井智能測調一體化技術推廣應用”（YT1121）

劉艷霞（1980－），女，山東威海人，碩士，主要從事淺海采油工藝技術研究，E－mail：lucialyx＠163.com。