定向注水井分層注水及配套測試技術(shù)研究

（中國石油新疆油田公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū),新疆 克拉瑪依市 834000）

1 概述

烏33 井區(qū)26 口注水井中，直井3口、定向井23 口。定向井傾角在1.21°～42.19°間。其中，傾角 20°～30°有 3 口，30°～40°有 15 口。造斜點(diǎn)在 520～978m 間【1】。

由于受井斜的影響，旋轉(zhuǎn)扭矩很難傳遞到封隔器上，不能正常換軌道坐封，造成坐封困難和難以坐封，限制了常規(guī)直井機(jī)械壓縮式封隔器的應(yīng)用；井斜的作用，致使封隔器坐封時(shí)膠筒受力不均，膠筒肩部應(yīng)力集中，導(dǎo)致膠筒密封性能下降，分注管柱的壽命縮短。

因此，定向注水井分注管柱應(yīng)滿足；封隔器居中、能承受交變載荷時(shí)的密封和提高密封有效期；分層水量調(diào)配測試儀器串的下放與上提可靠。

2 定向井分層注水工藝的研究

根據(jù)以上分析，篩選出偏心配水分層注水工藝，對封隔器進(jìn)行扶正居中改進(jìn)，進(jìn)行偏心配水器及相應(yīng)測試工藝改進(jìn)，滿足定向井分層注水需求。

2.1 封隔器的改進(jìn)

為解決定向井中管柱嚴(yán)重偏向套管的一邊、封隔器坐封時(shí)膠筒受力不均問題，在封隔器主體結(jié)構(gòu)上增加扶機(jī)構(gòu)正以克服管柱正壓力造成的密封性能下降。封隔器受力分析及計(jì)算[2]。

鋼球扶正時(shí)的受力分析如下圖：

圖1 鋼球扶正時(shí)的受力分析圖

1-中心管,2-鋼球,3-套管，Nb-中心管鋼球扶正錐體斜面對鋼球的支反力，N-套管對鋼球的支反力，F(xiàn)-活塞對鋼球的綜合總推力。

通過室內(nèi)試驗(yàn)及力學(xué)計(jì)算，對封隔器居中扶正結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，滿足了其在定向井內(nèi)的坐封要求。下井應(yīng)用近3 年，基本未發(fā)生失封現(xiàn)象。

圖2 居中扶正封隔器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 配水器的改進(jìn)

對偏心配水器進(jìn)行減小各變徑間的過渡倒角；提高相鄰件的對正精度和減小其間隙；關(guān)鍵件如扶正體和主體之間增加定位結(jié)構(gòu)；消除主體和支架間的間隙做到準(zhǔn)確定位；降低投撈器及堵塞器所經(jīng)過的各內(nèi)孔的粗糙度，以減小摩擦阻力；各內(nèi)孔鍍膜以減小摩擦阻力。(如下圖）

堵塞器主體φ22 毫米臺階坐于工作筒主體φ20 毫米偏孔上端面，凸輪卡于偏孔φ25 毫米擴(kuò)孔段內(nèi)，堵塞器外側(cè)出液 槽上、下兩組膠圈密封于主體偏孔出液口處，注入水經(jīng)濾罩、水嘴、堵塞器出液槽、工作筒偏孔出液槽進(jìn)入油套環(huán)空間，之后過套管射孔炮眼進(jìn)入注水層段地層。

改進(jìn)后的配水器適用于定向注水井分層水量的測試與調(diào)配，投撈堵塞器能準(zhǔn)確到位，沒有發(fā)生儀器掉卡事故。

2.3 調(diào)配測試工藝的改進(jìn)

地面測控儀通過電纜指揮綜合測調(diào)儀對井下可調(diào)式堵塞器的進(jìn)行調(diào)配，同時(shí)在地面測控儀顯示調(diào)配流量等參數(shù)，縮短了測調(diào)時(shí)間（測調(diào)三層井一般僅用2-3 小時(shí)）。測控儀可選用調(diào)控器與電磁雙流量計(jì)組合或調(diào)控器與超聲波流量計(jì)組合。應(yīng)用電纜直讀測調(diào)工藝進(jìn)行分層水量測試調(diào)配，可減少測試工作量三分之二，減少儀器下放頻次，減小儀器遇卡風(fēng)險(xiǎn)。

3 應(yīng)用情況

運(yùn)用改進(jìn)后的偏心配水分層注水工藝在烏33 井區(qū)實(shí)施定向注水井分層注水23 口，滿足了烏33 井區(qū)大斜度注水井分層注水要求，分注率達(dá)100%；分層注水量達(dá)到地質(zhì)配注要求。2009～2011 年，進(jìn)行分層水量測試調(diào)配207 井次，合格率達(dá)83%；封隔器驗(yàn)封37 井次，失封率6%。儀器掉卡事故率為零。

結(jié)語

改進(jìn)Y341 封隔器，增加鋼球扶正機(jī)構(gòu)，使其達(dá)到了在大斜度定向井筒內(nèi)居中扶正、均勻脹封、密封可靠的目的。

在偏心配水器主體上端新設(shè)計(jì)一插入扶正體的臺階，使其主體與扶正體同軸度好，保證了堵塞器投撈成功率。

定向井偏心配水分層注水工藝管柱結(jié)構(gòu)簡單，滿足了烏33 井區(qū)大斜度注水井分層注水要求。

[1]張傳新，石善志.《烏爾禾油田烏33 井區(qū)克下組油藏采油工程方案》2008.2.

[2]馬衛(wèi)國，張亞昌，張德彪，等。雙膠筒封隔器膠筒密封性能分析 [J],石油機(jī)械，2010,38（11）：51-53.