橋式同心分層注水測調工藝研究及應用

晏耿成，王林平，楊會豐，魏立軍，劉再鋒

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710021）①

橋式同心分層注水測調工藝研究及應用

晏耿成1，2，王林平1，2，楊會豐1，2，魏立軍1，2，劉再鋒1，2

（1.長慶油田公司油氣工藝研究院，西安710021；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710021）①

橋式偏心分層注水工藝需要精確的機械導向、定位和對接，導致測調工具機械結構復雜、動力傳遞效率低等問題。結合空心分層注水工藝的同心對接和橋式偏心過流通道層間干擾小的優點，提出橋式同心分層注水工藝，并形成橋式同心測調工藝技術。采用具有機械結構簡單的同心連桿動力傳遞機構，集流量測試和水嘴調節于一體，實現測調同步，具有高效、準確、實時、動力傳遞效率高等優點。現場應用證明，單層最小注入量為20 m3或更低，單井平均測調時間可由橋式偏心電纜的2 d縮短為8 h以內，取得了較好的效果。

注水井測試；同心管；工藝；配水器

近年來，針對長慶油田斜井多、配注量小、儲層吸水差異大等條件，圍繞提高分注工藝適應性、小水量測調效率和精度為目標，通過系列分注關鍵工具研制、小水量測調工藝優化，形成了長慶油田定向井小水量橋式偏心分注技術系列［1-4］。隨著油田開發的不斷深入，采出水回注井、小卡距及大斜度分注井逐年增多。目前，油田在用分注井主要采用鋼絲、“鋼絲＋電纜”測調技術，分注級數受油層厚度、配水器跨距等影響，制約了多個含油層系有效動用開發。另外，測調周期長（平均3 d以上），成功率低、作業風險大，對分層注水工藝及配套測調技術提出更高要求。為進一步滿足精細注水開發需求、提高工藝適應性和技術指標，研發了新一代橋式同心分層注水工具及測調工藝技術。

1 橋式同心測調工藝簡介

1.1 系統組成及原理

橋式同心分注測調系統由橋式同心配水器、同心電動井下測調儀、電動驗封儀、地面控制器、數據處理分析系統、輔助設備及電纜測井車組成，如圖1所示。

圖1 橋式同心測調工藝原理

橋式同心測調工藝技術是指注水井在作業完井時下入橋式同心配水器，完井后采用橋式同心工藝技術。橋式同心配水器與分注管柱一起下入，內部裝有可調水嘴，采用電動驗封儀和同心電動井下測調儀進行水嘴打開、試注、水量調配以及后期定期測調，測調儀由電纜下到分注管柱與工作筒對接，依據地面指令和程序實現地面直讀驗封和流量測調。地面控制器通過電纜獲取驗封壓力數據或者測調壓力溫度流量數據，并對驗封儀和測調儀進行實時控制。在很短的時間內即可完成對注水井各層段的配注量測調工作，大幅提高了測調效率，縮短了測調時間，提高了注水質量。

1.2 技術特點

1） 橋式同心測調工藝技術的測調儀集流量測試和水嘴調節于一體，實現測調同步，減少了測調工序，縮短了測調時間，提高了測調效率。

2） 采用同心連桿結構傳遞動力、中心通道對接，對接成功率高，動力傳遞效率高，消除了橋式偏心側向對接成功率低、遇阻遇卡的事故。

3） 配水器具有橋式通道，可采用集流流量測試實現注水層位流量的單層直測，有效消除非集流流量測試中遞減法帶來的誤差，提高測試精度。

2 配套工具與儀器

2.1 橋式同心配水器

2.1.1 結構

橋式同心配水器由上接頭、連接筒、中心工作筒、調節孔、固定水嘴、活動水嘴、出水孔、過流孔、下接頭等部件組成，如圖2所示。

圖2 橋式同心配水器結構

2.1.2 工作原理

橋式同心配水器將可調注水閥設計在中心通道外圍，可調注水閥固定安裝，井下智能測調儀與同心配水器同心對接，實現測調同步進行。儀器轉速較慢，配合窄長型水流出口，可以適應各種低注入量配注的精度要求。

2.2 同心電動井下測調儀

2.2.1 結構

同心電動井下測調儀由電纜接頭、流量測量裝置、集成控制裝置、動力傳遞機構、定位防轉裝置、電動調節裝置、護套等組成，如圖3所示。

圖3 同心電動井下測調儀結構

2.2.2 工作原理同心電動井下測調儀的流量測量采用超聲波相位差測量流量原理。壓力、溫度傳感器均采用恒流供電的方式，流量、壓力、溫度3種電量信號最終以直流電平方式分時進行A／D轉換，最終由流量計的數字電路部分將其轉換為數字信號，得到測量數據，

并通過S T編碼電路將數字信號編碼并上傳到地面控制器。

2.3 橋式同心電動驗封儀

2.3.1 結構

橋式同心電動驗封儀由磁定位、控制部分、電機、限位控制、傳動絲杠、壓力傳感器以及密封段和定位爪組成，如圖4所示。

1—扶正式電纜接頭；2—磁定位；3—電路控制；4—電機；5—傳動絲桿；6—定位爪；7—壓力傳感器；8—密封膠圈；9—導錐

2.3.2 工作原理

電機通過絲杠驅動滑塊向右移動，開始開臂行程，約束定位臂的滑塊移開，定位臂在扭簧的作用下逐漸張開，直到開臂行程結束，開臂行程中滑塊沒有對推桿施加推力；開臂行程結束后，坐層；坐層后，電機通過絲杠驅動滑塊繼續向右移動，滑塊推動推桿壓縮皮碗，皮碗另一端的擋環和骨架連接不動，隨著推桿的移動，皮碗變形增大，直到坐封行程結束；解封和收臂分別為坐封和開臂的逆過程。

3 現場應用效果

2012～2013年，橋式同心測調工藝技術在長慶油田385口分注井開展665井次流量測試調配，平均單井測調誤差8.4%，平均單層測調誤差10.2%，平均單井測調時間縮短到8 h以內，測試成功率88%，一次測調成功率85%，較橋式偏心“鋼絲＋電纜”測調技術一次測調成功率提高了35%。其中，采出水回注井測調123井次，測調成功率91%，一次測調成功率70%。圖5是長慶油田柳14井實測分層流量曲線。

圖5 長慶油田柳14井實測分層流量曲線

4 結論

1） 研制了橋式同心配水器、同心電動井下測調儀、橋式同心電動驗封儀等關鍵工具，形成了橋式同心測調工藝技術，提高了長慶油田分層注水的技術水平。

2） 現場試驗證明，橋式同心測調工藝技術具有測調精度和效率高的優勢，為油田精細分層注水提供了工藝手段。

［1］ 晏耿成，魏立軍楊會豐.大壓差可洗井封隔器研制與應用［J］.石油礦場機械，2014，43（1）：69-71.

［2］ 巨亞鋒，于九政，晏耿成，等.姬塬油田多層細分注水工藝技術研究［J］.科學技術與工程，2012，12（18）：4504-4506，4511.

［3］ 王子建，于九政，晏耿成，等.新型免投撈堵塞器設計與試驗研究［J］.石油礦場機械，2012，41（10）：33-36.

［4］ 李明，王治國，朱蕾，等.橋式偏心分層注水技術現場試驗研究［J］.石油礦場機械，2010，39（10）：66-70.

Research on Technology of Bridge-concentric Stratified Injection and Its Application

Y A N Geng-cheng1，2，W A N G Lin-ping1，2，Y A N G H ui-feng1，2，W EI Li-jun1，2，LIU Zai-feng1，2
（1．Oil&Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Com pany，Xi’an710021，China；2．N ational Engineering Laboratory for E xploration and Develop ment of Low Permeability Oil and Gas Field，Xi’an710021，China）

Bridge of eccentricity separate layered water injection technology requires precision mechanical orientation，positioning and docking，leading testing tools mechanical co m plexity，low power transmission efficiency.Co m bining the small advantages between hollow concentric layered water injection technology of butt and bridge-eccentric overflow channel-layer interference，bridge concentric layered water injection technology was put forward，and form a bridge-type concentric testing technology.With sim ple mechanical structure of concentric-link power transmission mechanism，flow testing and water nozzle adjustment are set in one to realize testing synchronization，efficient，accurate，real time，and high power transmission efficiency.Field application proves that single minimalinjection volu me is 20 m3or less，the single average testing time can be shortened by eccentric cable bridge fro m 2 days to 8 hours，and achieved good results.

water injection well testing；concentric pipe；technology；water reg ulator

1001-3482（2014）08-0092-03

T E934.1

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.08.021

2014-02-12

中國石油集團公司科技專項“長慶油田精細分層注水工藝技術重大工程試驗”（2010F-0402）資助

晏耿成（1975-），男，四川犍為人，工程師，2001年畢業于西南石油大學石油工程專業，主要從事低滲透油田采油、注水工藝技術、節能節水技術研究，E-mail：ygcheng_cq＠petrochina.co m.cn。