橋式同心分注技術(shù)及其在深斜井中的應(yīng)用

宋祖廠，劉 揚(yáng)，蓋旭波，賴學(xué)明，李巧偉，竇守進(jìn)，鄔 楝，張 樂

（1.大港油田公司 采油工藝研究院，天津300280；2.天津萬眾科技發(fā)展有限公司，天津300280；3.大港油田公司 采油二廠，河北 黃驊061103）

大港油田屬于典型的多層系、非均質(zhì)復(fù)雜斷塊油藏，主體已進(jìn)入注水開發(fā)中后期，層間矛盾和吸水差異性日益突出，實(shí)施分注已成為油田精細(xì)開發(fā)、提高采收率和水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量的主要技術(shù)手段［1］。

大港油田的深斜井分布范圍廣，占井比例高，為滿足油田精細(xì)注水開發(fā)需求，有效挖掘剩余油潛力，提高大港油田深斜井分注技術(shù)水平，多年來在深斜井中相繼開展了橋式偏心、壓電控制開關(guān)和同心雙管等分注技術(shù)研究與試驗(yàn)［2－5］。但受井深、井斜、地層溫度高、出砂、腐蝕結(jié)垢等因素影響，均因投撈測配遇阻遇卡、機(jī)電設(shè)備可靠性差、投入成本高等原因而未取得實(shí)質(zhì)性突破，導(dǎo)致深斜井分注工藝仍以一級(jí)二段地面配水為主，整體分注技術(shù)水平和其他油田相比還存在較大差距。

為滿足高溫高壓深斜井井下分注現(xiàn)場迫切需求，逐步解決深斜井分注技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)分注工藝轉(zhuǎn)型，開展了橋式同心分注新技術(shù)研究與試驗(yàn)，并取得顯著效果。

1 橋式同心分注技術(shù)

橋式同心分注技術(shù)是采用測調(diào)聯(lián)動(dòng)的方式進(jìn)行流量測試與調(diào)配，通過地面儀器監(jiān)測流量、壓力等參數(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)調(diào)整橋式同心配水器水嘴大小直至達(dá)到各層配注量。

該工藝技術(shù)主要由橋式同心配水器、井下測調(diào)儀器和地面控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。井下測調(diào)儀器通過支撐臂和調(diào)節(jié)頭完成與橋式同心配水器的可靠對(duì)接，并通過單芯電纜接受地面控制信號(hào)及向地面控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 橋式同心分注系統(tǒng)組成

1.1 橋式同心配水器

橋式同心配水器結(jié)構(gòu)組成如圖2，主要技術(shù)參數(shù)如表1。

1） 結(jié)構(gòu)中的主體上部設(shè)計(jì)為導(dǎo)向筆尖，起導(dǎo)向和支撐作用；下部與調(diào)節(jié)套連接部位設(shè)計(jì)了梯形螺紋，在測調(diào)儀的調(diào)節(jié)頭驅(qū)動(dòng)下調(diào)節(jié)套帶動(dòng)內(nèi)陶瓷套作旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)水嘴的無級(jí)差調(diào)節(jié)，避免了地面頻繁更換固定水嘴，測配精度大幅提高，如圖3所示。

圖2 橋式同心配水器結(jié)構(gòu)

表1 橋式同心配水器結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖3 陶瓷水嘴開啟關(guān)閉狀態(tài)

2） 可調(diào)水嘴關(guān)鍵部位采用優(yōu)質(zhì)陶瓷－氧化鋯合成材料，耐腐蝕，不結(jié)垢，耐沖刷能力強(qiáng)，大幅提高了其耐用性能，如圖4。

3） 在主體出水口兩側(cè)設(shè)計(jì)了橋式通道，保證測調(diào)某一層時(shí)不影響其他層段注水。

4） 可調(diào)工作筒為特殊防砂設(shè)計(jì)，可以保證水嘴在井下工作期間調(diào)節(jié)套的傳動(dòng)部分不會(huì)發(fā)生因砂卡而堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

圖4 陶瓷水嘴

1.2 井下測調(diào)儀器

井下測調(diào)儀器主要由調(diào)節(jié)頭、定位爪、控制電機(jī)、磁定位、超聲波流量計(jì)、扶正器和電纜接頭等組成，如圖5所示，主要技術(shù)參數(shù)如表2。

圖5 井下測調(diào)儀

表2 井下測調(diào)儀器主要技術(shù)參數(shù)

井下測調(diào)儀器由測調(diào)車通過電纜下入分注管柱中，并與橋式同心配水器對(duì)接。根據(jù)地質(zhì)配注要求調(diào)節(jié)配水器水嘴大小，并進(jìn)行流量、壓力、溫度等參數(shù)測試。設(shè)計(jì)的磁定位功能能夠通過井下工具對(duì)儀器進(jìn)行準(zhǔn)確定位，同時(shí)儀器中增加了開臂、收臂、正調(diào)、負(fù)調(diào)、水嘴開度等霍爾器件，能夠?qū)x器在井下的任何動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并反饋到地面控制系統(tǒng)中。

1.3 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)是地面顯示、控制的裝置（如圖6），技術(shù)參數(shù)如表3。它通過電纜發(fā)出控制信號(hào)使測調(diào)儀器進(jìn)行相應(yīng)的張臂、收臂以及增大或者減小配水器水嘴開度等動(dòng)作。

圖6 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)以曲線和數(shù)字的形式實(shí)時(shí)顯示測調(diào)和監(jiān)測結(jié)果，能方便地面測調(diào)人員直觀地進(jìn)行觀察和判斷，并根據(jù)當(dāng)前的流量值隨時(shí)對(duì)測調(diào)動(dòng)作做出干預(yù)性操作。

表3 地面控制器技術(shù)參數(shù)

1.4 主要技術(shù)特點(diǎn)

1） 同心測調(diào)，傳遞轉(zhuǎn)矩大，適用于井斜60°以內(nèi)和腐蝕結(jié)垢的分注井。

2） 配水器中設(shè)計(jì)的無級(jí)差調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，1趟電纜作業(yè)可以完成全井的水量調(diào)配，避免了原來更換、選配水嘴的過程，工作效率大幅提高。

3） 水嘴采用陶瓷－氧化鋯合成材料，調(diào)節(jié)部分密封保護(hù)，耐腐蝕結(jié)垢能力較強(qiáng)，可以延長工作有效期。

4） 測調(diào)儀器調(diào)節(jié)任意一級(jí)配水器水嘴時(shí)，都不影響其他配水器的正常配水。

5） 配套測調(diào)聯(lián)動(dòng)技術(shù)，測調(diào)結(jié)果精確，流量地面直讀，可以直接調(diào)節(jié)到地質(zhì)需要的配注量。

2 工藝管柱配套

以二級(jí)三段分注工藝為例，管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：套保封隔器＋水井雙向錨＋橋式同心配水器＋封隔器＋橋式同心配水器＋封隔器＋橋式同心配水器＋雙球座＋篩管＋絲堵，如圖7所示。

圖7 橋式同心分注管柱結(jié)構(gòu)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

橋式同心分注技術(shù)在大港油田深斜井中開展先導(dǎo)試驗(yàn)以來，已規(guī)模實(shí)施29口井，并取得顯著成效。配水器最大下入深度3 823m，最大井斜41.9°，最高注水壓力達(dá)30MPa，最高地層溫度155℃，水嘴打開試注后測調(diào)均1次成功，分層水量測試調(diào)配精度達(dá)到96%。其中板884－1實(shí)現(xiàn)了三級(jí)四段井下套保分注，如表4，具體測試調(diào)配結(jié)果及變化曲線如圖8所示。

表4 橋式同心分注技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（部分井）

圖8 板884－1井分層測試流量曲線

4 結(jié)論

1） 橋式同心分注技術(shù)有效解決了因井深、井斜、地層溫度高、出砂、腐蝕結(jié)垢等因素造成投撈測配遇阻遇卡、調(diào)整困難等技術(shù)難題，工作效率和測配精度得到顯著提高，同時(shí)也降低了投撈測配工作量。

2） 橋式同心分注技術(shù)在南部、板橋等油田高溫高壓深斜井應(yīng)用29口井，施工成功率達(dá)到90%以上，分層水量測試調(diào)配精度達(dá)到96%，試驗(yàn)井最大井斜41.9°，最大井深3 823m，并實(shí)現(xiàn)井下三級(jí)四段套保分注，扭轉(zhuǎn)了多年來高溫高壓深斜井一級(jí)二段地面配水分注的不利局面。

3） 現(xiàn)場應(yīng)用表明：橋式同心分注技術(shù)能有效解決高溫高壓深斜井實(shí)施井下多級(jí)分注的技術(shù)難題，并為大港油田高溫高壓深斜井分注工藝技術(shù)升級(jí)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

［1］宋祖廠，蓋旭波，劉 揚(yáng)，等.HRP液壓封隔器性能參數(shù)數(shù)值模擬研究［J］.石油機(jī)械，2011，39（5）：41－44.

［2］劉 揚(yáng)，晏明晴，杜樹勛，等.井下壓控開關(guān)配水技術(shù)在大港南部油田的試驗(yàn)［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（4）：97－98.

［3］宋祖廠，劉 揚(yáng)，蓋旭波，等.地面控制多級(jí)分注裝置結(jié)構(gòu)及在深井中的應(yīng)用［J］.石油礦場機(jī)械，2012，41（2）：73－77.

［4］蓋旭波，劉 揚(yáng)，竇守進(jìn)，等.大港油田分注難點(diǎn)技術(shù)研究與試驗(yàn)應(yīng)用［J］.價(jià)值工程，2012，291（31）：40－41.

［5］孫桂玲，竇守進(jìn)，關(guān) 巍，等.雙通路偏心分注技術(shù)適應(yīng)性改進(jìn)與試驗(yàn)［J］.石油礦場機(jī)械，2010，39（7）：84－89.

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