大斜度偏心配水器研制與應用

彭太祥，石易蕾，顧文濱，聶厚文，石建設

大斜度偏心配水器研制與應用

彭太祥1，石易蕾2，顧文濱1，聶厚文3，石建設1

（1．中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2．中國石化集團江蘇石油勘探局地質測井處，江蘇揚州225009；
3．中國石化江蘇油田分公司試采二廠，江蘇金湖211600）

針對常規偏心配水器在大斜度井中存在的堵塞器投撈成功率低、調配難等問題，開展了配水器內導向結構優化研究。研制了一種適應大斜度井分注的偏心配水器，成功實現49．3°大斜度井分注，投撈成功率達到85%以上。現場應用22口井，平均應用井斜達到36．8°，堵塞器投撈成功率86．9%。

大斜度井；分注；偏心配水器

江蘇油田注水井的井斜角度為20～50°。常規偏心配水器在井斜角大于25°的分注井工作時，投撈成功率顯著下降，各層無法完成注水量調配，實際為籠統注水。隨著油田開發的深入和提高采收率的要求，大斜度分注井呈逐年增多的趨勢，為此，江蘇油田石油工程技術研究院開展了大斜度井分注工藝及配套工具研究。通過對常規偏心配水器的內部導向結構及投撈器工作特點分析，找出了存在的問題，自主研發了大斜度偏心配水器，同時具備橋式偏心配水器的功能。

1　問題分析

投撈器入井后產生的下行力主要靠自重和慣性，在儀器長度限制范圍內［1］，影響其通過偏心配水器的自身因素主要有2個：

1） 投撈器通過偏心配水器內孔時所需的下行動力［2］。

2） 投撈器在通過配水器的內導向軌時，需要產生足夠的旋轉力，使投撈器安置堵塞器一側彈入偏心配水器的內偏直軌道中。

因此，偏心配水器內導向軌的結構及固定方式將直接決定堵塞器的投撈成功率。

1．1 導向結構固定方式

目前，國內各油田使用的偏心配水器種類較多，導向套、下導向托架的固定方式均相同，例如：雙導向體偏心配水器［3］；斜井偏心配水器［4］；橋式偏心配水器［5］。

下導向體上端安裝在主體下端，通過螺釘將它們連接在一起，缺點為：螺釘與主體螺紋連接，下導向體的條形孔套在螺釘上，即下導向體懸掛在螺釘上，下導向體在螺釘上可產生上下移動、轉動，配水器傾斜時易產生偏轉，降低了導向的準確性。

1．2 導向軌螺旋角

常規偏心配水器的導向軌螺旋角大，投撈器通過配水器產生的旋轉力大，下行力小，在大斜度井中表現為增大投撈器的下行阻力；大斜度偏心配水器的導向軌螺旋角小（如圖1所示），投撈器通過配水器產生的下行力增大，在大斜度井中表現為增大投撈器的下行力。改進結構導向軌采用小螺旋角設計，投撈器的下行分力提高了15．9%，在大斜度井有助于提高投撈堵塞器的成功率。

圖1　舊新導向軌實體對比

2　技術分析

2．1 結構組成

大斜度偏心配水器結構如圖2所示，偏心配水工作筒由上接頭、上外管、上定位筒、螺栓、偏心主體、下外管和下接頭等構成；定位導向機構由上定位筒、下導向托架、導向套、支撐套、螺釘構成。將堵塞器投入其偏孔中即大斜度偏心配水器。

圖2　大斜度偏心分配水器結構

大斜度偏心配水器的下導向托架采用支撐套與下外管螺紋連接預緊，這種結構有效地防止導向托架產生向下移動、轉動，配水器傾斜時下導向托架同步產生偏轉，增加了導向的可靠性。

偏心主體上還設有與中心孔平行的輔助通道，即橋式通道，如圖3所示。其目的在于當中心通道被堵塞后，水流經橋式通道保證下面的偏心配水器能正常配水。該配水器已獲國家專利，專利號：ZL201220556825．8。

圖3　偏心主體剖面圖

2．2 工作原理

將安置死嘴的大斜度偏心配水器與管柱連接，下入井內設計位置，管柱加壓、封隔器坐封合格后，撈死嘴，投水嘴后即進行分層注水。

2．2．1 撈死嘴

投撈器機械臂前端安裝打撈套，從井口用鋼絲下入，投撈器進入偏心配水主體的中心通道時，投撈器下端的導向塊沿導向套上的曲面下行，驅動投撈器旋轉使機械臂彈入上定位筒的條形導槽，繼續下行打撈套鎖緊堵塞器打撈頭；上提投撈器，堵塞器解鎖隨投撈器上行。

2．2．2 投水嘴

投撈器機械臂前端安置投撈套，投撈套與堵塞器上壓套連接；從井口用鋼絲下入，投撈器進入偏心配水主體的中心通道時，投撈器下端的導向塊沿導向套上的曲面下行，驅動投撈器旋轉使機械臂彈入上定位筒的條形導槽，繼續下行將堵塞器送入偏心主體的偏孔內，堵塞器的鎖塊進入偏心主體偏孔的上環槽內鎖緊；上提投撈器，投撈套與堵塞器上壓套脫開。

2．3 主要技術參數

大斜度偏心配水器總長1 150 mm，最大外徑115 mm，最小通徑46 mm，最大工作壓差30 M Pa，適用溫度≤125℃，配套堵塞器外徑22 mm，堵塞器長度178 mm，配水器兩端連接螺紋2T B G，適用套管內徑121～127 mm，適用井斜角≤50°。

3　室內和現場試驗

3．1 室內試驗

地面模擬試驗臺架：常規偏心配水器和大斜度偏心配水器分別與油管（5 m）連接，管內灌滿水，用鋼絲牽引投撈器模擬井下投撈進行試驗。

1） 常規偏心配水器。臺架傾斜角≤25°時，偏心堵塞器投撈正常；臺架傾斜角＞30°時，投撈成功率下降約20%。

2） 大斜度偏心配水器。臺架傾斜角≤55°時，偏心堵塞器投撈正常，可以滿足大斜度注水井的投撈要求。

3．2 現場試驗及效果

大斜度偏心配水器現場應用了22口井，累計實現增產原油達到11 321．8 t，部分注水井應用參數如表1。分注井的井斜角＞30°，最大井斜角為49．3°；堵塞器投撈100多次，投撈成功率86．9%，1次投撈成功率達到85%以上，達到了偏心配水器在常規分注井中的投撈成功率。

以G6-33井為例，1級2段分注，2013-08分注作業，井斜角為42．8°，采用的分注管柱為：大斜度偏心配水器＋擴張式封隔器＋大斜度偏心配水器＋單流閥，大斜度偏心配水器帶裝水嘴的堵塞器隨管柱下井。作業后試注2周，穩壓后進行驗封與流量測試。現場撈堵塞器2次，投堵塞器2次，均1次成功，流量調配合格率96．9%。

表1　部分大斜度井工藝參數

4　結論

1） 分析了影響大斜度井水嘴投撈成功率的影響因素，通過對常規偏心配水器導向軌結構固定方式的改進和減小其螺旋角，提高了大斜度井水嘴投撈成功率。

2） 在井斜小于49．3°的分注井中，研制的大斜度偏心配水器水嘴能進行正常的投撈，為提高大斜度井的分注合格率提供了技術保障，現場應用效果良好。

［1］ 甘慶明，楊承宗，黃偉，等．大斜度井井下工具通過能力分析［J］．石油礦場機械，2008，37（7）：59-61．

［2］ 李大建，甘慶明，劉顯，等．大斜度井抽油泵結構改進及應用［J］．石油礦場機械，2012，41（12）：63-66．

［3］ 李國榮．雙導向體偏心配水器：中國，ZL200620030496．0 ［P］．2007-05-30．

［4］ 李國達．斜井偏心配水器：中國，ZL200820180055．5 ［P］．2009-10-07．

［5］ 李承森，李穎，高云霞，等．一種橋式偏心配水器：中國，ZL200920093006．2［P］．2009-11-25．

Research and Application of Eccentric W ater Distributor for Highly-Deviated W ells

PEN GTaixiang1，S HI Yilei2，GU Wenbing1，NIE Hou wen3，SHI Jianshe1
（1.Petroleu m Engineering Technology Research Institute，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Yangzhou225009，China；2.Geological W ell Logging Departmentalism，Jiangsu Oil E xploration Corporation，Yangzhou225009，China；3.N o.2Oil Production Plant，Jiangsu Oilfield Com pany，SINOPEC，Jinhu211600，China）

For conventional eccentric water distributorin highly-deviated wells，pulling and running water nozzle exist the low success rate and the deploy ment of difficultissues，the pulling and running tool dow nstrea mmechanical analysis were started．A n eccentric water distributor for highlydeviated wells was developed and successfully separate inject a well of 49．3 degree and pulling andrunning water nozzle success rate up to 86．9%．T he new eccentric water distributor currently applied in the field of 22 wells，the average inclination in application is 36．8°，pulling and running blanking plugs success rate up to 86．9%．

highly-deviated well；separate injection；eccentric water distributor

T E934．103

B

10．3969／j．issn．1001-3842．2015．01．022

1001-3482（2015）01-0092-03

2014-07-07

專利項目：國家實用新型專利（ZL201220556825．8）

彭太祥（1985-），男，江西吉安人，工程師，碩士研究生，主要從事注水與注水工具設計等科研工作，E-mail：297261161＠qq．co m。