一種新型水平井分注工藝的研究

張斌 (吉林油田公司油氣工程研究院,吉林 松原 138000)

1 水平井分注水技術的意義及概況

1.1 水平井分注的意義

水平井分注的意義主要表現在：

1.1.1 水平井注水是水平井開發區塊穩產的基礎；同層段的水平井，分注可解決層內非均質影響

1.1.2 水平井注水可產生豐富的熱裂縫，可形成較好的吸水剖面。

1.1.3 水平井注水可增大注入量，提高驅油效率及產量。

1.1.4 水平井注水其注水前緣近似為線驅動，具有很好的穩定性。

1.2 水平井分注技術概況

目前與水平井智能分注技術相近的工藝主要有邊測邊調技術、在線監測技術、井下壓控開關配水技術，而水平井分注技術僅能完成三段分注。

1.2.1 智能測調聯作技術：井下測試儀器和地面監測設備采用電纜聯接，實現信號實時采集、分時傳輸。繼承了常規偏心注水工藝技術特點，實現了連續可調水嘴、測試數據實時直讀、邊測邊調。

1.2.2 智能配水工藝技術：將多信息測試與流量控制結合成統一整體置于井下，長期自動對各分注層段的工作狀況進行監控，在自定義的調配周期內進行流量調配。

1.2.3 壓控開關配水技術：壓控開關的核心是利用機電一體化及壓力傳感器接收技術，完成注水井井下各層注水量的測量，根據各層的配注要求，調節各層的注入量。

由上可見，因為水平井井身結構的特殊性，常規分注與測調工藝的局限性，制約了水平井產能的發揮，限制了測調效率的提高，針對技術需求有必要開展新型分注技術研究。

通過此技術研究可實現水平井多段智能分注，提高對水平井各段的精細認識，進而實施多段有效分注，提高最終采收率。

2 新型水平井分注工藝

2.1 新型水平井分注工藝的管柱設計

此工藝借助傳輸電纜將地面測控儀與井下智能配水器連接，實現井下各分注段的數據錄取及反饋控制；智能配水器集成測試工具與可調水嘴，實現有線監測控制；分注管柱通過逐級解封與液壓扶正保證密封與解封穩定可靠。

管柱組成：地面測控儀負責信息接收與指令下達，智能配水器、逐級解封封隔器、液壓扶正器形成井下封隔測控系統，單芯電纜、電纜保護卡與各端口密封接頭形成信息與動力傳輸機構。

技術特點：能夠滿足水平井三段以上分注需求；扶正居中與逐級解封保證多級分注密封可靠不卡井；無需下入測試工具既可測調各段注水量并可自驗封。

2.2 水平井封隔器的設計

在Y341封隔器的基礎上設計水平井液壓逐級解封封隔器，可實現多級穩定坐封、安全解封。

結構組成：主要由上接頭、密封部分、坐封機構、解封機構、下接頭組成。

工作原理：從中心管內緩慢打壓，壓力達到12MPa時停泵憋壓5分鐘，之后繼續緩慢加壓至18MPa停壓，完成坐封。上提管柱后上接頭、內心管及下接頭上行，拉動解封機構動作解卡；與此同時，釋放機構動作也完成，封隔器解封。

技術參數：長度1214mm、最大外徑￠100mm、最小內徑￠50mm、坐封壓力18MPa、適應井溫≤120℃、解封載荷20kN-30kN。

2.3 水平井扶正器的設計

針對水平段因重力作用會造成封隔器膠筒不居中，導致水平段密封不嚴、分注失效，設計了一種可重復坐封的液壓扶正器。

結構組成：主要由上接頭、中心管、進液密封機構、扶正機構及下接頭組成。

工作原理：液體通過上接頭單流閥進入，扶正塊伸出扶正體，達到擴張扶正。上提上接頭后，內部壓力通過上鋼套上端水孔排出，扶正塊失去擴張支撐而復位。鋁合金扶正塊可實現強制解除扶正。液壓通過中心管下端水孔進入復位液缸，使扶正體及坐封液缸復位，繼續加壓可使扶正塊再次伸出工作。

技術參數：長度580mm、最大外徑￠100mm、最小內徑￠40mm、坐封壓力10MPa、解封載荷10kN、工作溫度≤120°C。

2.4 水平井分注配水器的設計

將分注所需的參數監測部件高度集成在分注配水器內，通過傳輸電纜連接地面測控儀與配水器，實現信息與動力傳輸，突破分注段數限制。

結構組成：主要由上接頭、控制電路板、驗封壓力計、溫度傳感器、流量計、可調水嘴、下接頭組成。

工作原理：水平井分注配水器集成壓力、溫度、流量監測工具與可調水嘴，借助傳輸電纜連接井下智能配水器與地面測控儀，實現井下各分注段相關數據的錄取、解析與水量控制。可調水嘴的陶瓷活塞上部為密封腔體，不受壓力作用；連桿兩端受力面積完全相同，活塞在井下的開啟和關閉不受井下高壓的影響，傳動機構靠位移傳感器測量水嘴開度大小。在驗封壓力計短節上裝有管內壓力傳感器和管外壓力傳感器，當可調水嘴完全關閉后，通過測量管柱的內外壓差實現自動驗封。

技術參數：壓力測量范圍0-60MPa，精度0.1%；溫度測量范圍-40-150℃，精度±0.5℃。

3 結語

3.1 該封隔器可逐級解封，并具有鎖緊機構，同時改進了解封釋放機構，具有坐封穩定、解封可靠的優點，能有效解決水平段分注出現的密封不嚴、解封載荷大的問題。

3.2 該扶正器采用隱藏式扶正塊，具有可重復扶正、可強制解封的特點，能夠有效解決水平段扶正的問題。

3.3 該配水器通過測調裝置一體化設計，實現了免工具實時測試與配注，極大的提高了測調效率。

[1]孟慶學.油管扶正器的應用[J].石油機械，2007,36(6).