注水井測調一體化技術的應用

【摘 要】油田在開發過程中，注水井分層注水工藝配套技術是必不可少的一項專業工藝技術，是保證油田穩產的必要工藝技術措施之一。隨著油田開發難度的不斷增加，常規分層注水測調工藝已不能完全滿足油田開發的需要。隨著科學技術的不斷進步，分層注水工藝技術和測調一體化技術得到了迅速發展和提升。

【關鍵詞】注水井；投撈；測調 一體化

1.分層注水井下工具

注水井分層注水井下工具包括以下幾個方面：

（1）注水井注水管柱即油管。

（2）封隔器。分為壓縮式封隔器和擴張式封隔器兩種。

（3）配水器。分為偏心配水器，空心配水器，一體化同心配水器三種。

（4）防蠕動器。主要防止油管受注水壓力大小波動引起油管伸縮從而帶動封隔器上下運動，造成封隔器磨損的一種井下工具。

（5）水力錨。與補償器配套使用的一種井下分層注水的專用工具。

（6）底球及篩管。用于洗井而設計的井下分層注水的專用配套工具。

同心測調一體化技術的優點主要體現在以下幾個方面，同時也可以提高注水井分層注水工藝技術水平，其優勢如下：

（1）減少了或避免了繁瑣的投撈工藝。

（2）做到一次下井就可以實現分層測試，分層調參（或調配）。

（3）做到驗封儀器一次下井可實現分層驗封，減少下井頻次。

（4）資料解釋處理相對簡單化，由于實現了邊測試邊調參，能直接反映出分層在同一壓力下的各層實際注水量。

（5）測調一體化同心配水器具有：具有防反吐功能；洗井時可防止層間串通；在邊測邊調時不會引起層間較大的波動等優點。

2.分注井同心一體化測調工藝技術

2.1一體化配水器結構工作原理

結構：由上下接頭、中心主體、旋轉芯子、測試段、定位段、單流凡爾、固定凡爾、防旋套、彈簧、定位套等組成。

工作原理：通過流量調節儀調節配水器內部的旋轉芯子 ，再通過三參數儀實時監測控制注水量，來達到注水的設計要求。

2.2同心一體化配水器與原注水工藝配水器對比

原偏心注水工藝和空心注水工藝所用配水器要調配分層注水都需要投送或打撈水咀和配水芯子，并且每個層要改變配注都需要做重復性的工作。

2.2.1偏心配水器

如果要改變或調整單層水量，首先要下井把某一個層的堵塞器和水咀先撈出來，然后再下井把水咀投進去，在一個有三個分層注水的井，就要反復六次才能作業完。并且因無防反吐功能，還會引起地層水回流倒灌，致使地層波動。

2.2.2空心配水器

雖有反吐功能，但要更換下級配水芯子時因通徑大小的因素，必須將上面的配水芯子一同撈出。這樣也會因撈出芯子影響配注量，且也不能做到太多級分層（最多三層）。以一個井三個層為例，也需要反復六次才能投撈完，并且還不能保證一次合格。

因原分層注水工藝配水器是靠水咀的直徑大小來根據注水壓力即地面泵壓兩者因素以及井下工藝狀況，地層狀況兩者因素來決定分層注水合格率的。因反復投撈會引起地層波動。因此在投撈過程中又緊接著要進行分層測試，這樣會引起測試資料不準。另外，由于在投撈時因改變上一層時也會引起下一層的波動，也會造成測試資料不準。再次是，因為壓力，水咀的改變，壓差的大小，也會造成所投撈的水咀不會正好在水咀的理論曲線上，因此也同時引起固定水咀難以達到配注要求。以前分層配注層段合格率實際僅為30%-40%左右。而空心配水器最下一級通徑僅為32毫米。這給測試及其它測井方法也帶來極大的不方便。同時也會因水咀過小，特別是低滲透油藏更是難以滿足要求。因井下管柱結垢或下井測試投撈過程中引起的臟物極易造成水咀堵塞，致使反復測調。

2.2.3同心一體化配水器

針對原分層注水工藝針對井下配水器進行創新性的改革，經過反復試驗，研制成一種一體化式配水器，其特點如下：

（1）一體化配水器通徑大，外徑小，不僅適合在正常注水管柱中應用，而且可以在防砂管柱中應用。

（2）具有防反吐，防砂功能。在停注時可防止出砂層出砂及臟物進入。

（3）可控制和關閉水量，控制水量精確，一次下井可任意調整每個層。

2.3注水井測調一體化儀器工作原理

三參數儀工作原理：根據法拉第電磁感應定律，當導體做切割磁力線運動時，導體上能感應出與速度成正比的電壓，由此定律可推導出流體的體積流量，只要測得感應電壓就可以得到相應的流速，并換算出流量。被測流體的溫度、壓力、密度和電導率等參數的變化不影響流量的測量。

三參數儀共有溫度、壓力、流量三個參數。其功用是當其下入井內時，通過地面數據供電和軟件指令使溫度、壓力、流量傳感器感受和探測到的電信號（根據地面模擬標定的數據）傳到井下一體化儀器的單板計算機內。軟件對電信號進行數字化處理，通過遙傳將數據傳送至地面計算機內。根據油藏地質方面的設計方案，可直接查看井下各分層注水量的變化包括注水壓力，流量是否符合設計要求，如不符合，則給井下流量調節儀指令控制井下直流電機帶動機械手調節一體化配水器的旋轉芯子轉動。機械手上部固定在防旋套內，下部又和旋轉芯子插接，來旋轉芯子控制注水量。全部關閉則可停止注水。從而達到控制注水，并根據配注設計要求，隨機實時觀測井下各分層的壓力，流量，溫度的變化，實現對分層注水量控制。

3.分層注水工藝配套技術

3.1井口液壓舉升防噴裝置

井口液壓防噴裝置工作原理：當井內壓力高，鋼絲鎧裝電纜的密封盤根還沒有密封住鋼絲鎧裝電纜，而高壓水沿鋼絲鎧裝電纜從上 堵頭處噴出時，利用液壓活塞擠壓盤根來密封電纜或鋼絲，手壓泵推動液壓油從液壓接頭進入防噴盒與液壓缸的環行空間，因為液壓缸下端有兩道“O”型圈，與防噴盒密封。液壓油上行到液壓缸中部一個偏孔，此偏孔連接液壓缸中的活塞上端面，液壓缸的上部有兩道“O”型圈與防噴盒密封，這樣油只能從偏孔進入活塞上端面，又因活塞上部連接桿通過密封堵頭與液壓缸相互密封，液壓油進入活塞上端后同時將壓力傳遞到活塞上端面，在壓力的推動下迫使活塞下行，下行的活塞擠壓密封盤根，盤根收縮變形密封鋼絲。

3.2液壓舉升裝置

液壓舉升裝置的工作原理：液壓舉升裝置的起升液壓缸的兩端分別固定在A、B兩點，與固定套C點組成一個三角關系。當手壓泵給舉升液壓缸加壓，液壓缸伸長，A點就以C點為中心轉動，就帶動防噴管固定套及安裝的防噴管轉動，隨著起升液壓缸不斷伸長，A點就轉動到示意圖所示的位置，防噴管與井口固定短節在同一軸線上，達到立防噴管目的。

4.注水井同心一體化技術推廣意義

通過近230余井次的分注井同心測調一體化試井施工，該測調技術具有以下優勢：

（1）測試過程可視化：利用直讀儀器，可直觀判斷井下儀器的工作狀態，避免無效測試。可直觀觀察調配過程水量變化趨勢，對調配過程起到直接指導作用，有效地提高了調配成功率。

（2）提高調配準確性：將常規分級水嘴改變為連續可調水嘴，使單層合格水量誤差由20%降低到10%以內。

（3）提高了測調效率：由井下存儲發展到地面直讀；由地面回放發展到邊測邊調；由多次投撈發展到下井一次完成多層測調，測調效率大大提高。

（4）提高了測調適應性：測試過程可直接讀取數據，嚴格按照配注量進行單層調配，對于新井初次測調成功率較高； 采用的電磁流量計精度高，適用于單層低配注量井的測試；下井一次可實現多層重復性調節，解決了層間矛盾的層間干擾問題。 [科]