注水井小型化調配設備研制

李孟超，黃　佳

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452)*

?

注水井小型化調配設備研制

李孟超，黃佳

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452)*

摘要：為滿足海上平臺注水井調配要求，開發了占地空間小、在平臺有其他作業情況下能滿足調配需求的小型化調配設備。該設備設計緊湊，大幅降低了空間使用要求，可以整體搬移，作業方便，解決了渤海油田注水井分層調配作業率低的現狀。選取典型海上注水井進行了現場試驗，試驗過程中樣機運行平穩，工作狀態良好，各項性能指標均達到設計要求，能滿足平臺有其他作業情況下可正常進行調配作業，機動靈活，組合方便。

關鍵詞：分層注水；小型化；設備

參考文獻：

[1]陳如恒.破除舊觀念 創造新鉆機(四)[J].石油礦場機械，2008，37(6)：1-5.

[2]夏家祥，韓烈祥，朱麗華，等.北美移動鉆機技術現狀[J].鉆采工藝，2013，36(4)：1-5.

[3]張茗奎，王維忠，鄭滿圈，等.鉆機整體移運系統[J].石油機械，2007，35(9)：110-112.

[4]于孔學.鉆機整體移運系統的研究[D].中國石油大學，2008.

[5]張秀翰，洪云霞.石油鉆機前開口井架整體運移裝置的設計[J].石油機械，2015，43(5)：40-43.

[6]楊建輝，黃治湖，李亞輝，等.可旋轉井架輪式移運系統的研制[J].石油機械，2014，42(11)：52-55.

[7]董輝.叢式井鉆機底座的研制[J].石油礦場機械，2012，41(5)：64-67.

[8]董輝.ZJ70DB交流變頻叢式井鉆機的研制[J].機械研究與應用，2013，26(1)：80-83.

[9]蘭州騰達液壓氣動成套有限責任公司.多輥式鉆機整體移動裝置：中國，CN200620078512.0[P].2007-03-21.

[10]歷要海.棘爪步進式鉆機移動裝置在南美TARAPOA油田的應用[J].重慶科技學院學報(自然科學 版)，2011，13(1)：56-57.

[11]孫曉微.鉆機整體移運裝置的設計與研究[D].西安：西安石油大學，2014.

[12]寶雞石油機械有限責任公司.鉆機模塊直、彎道移動方法及移動裝置：中國，CN200710018487.6[P].2008-01-16.

[13]張振勇.火車式鉆機整體移運系統的研制[J].石油機械，2012，40(9)：45-48.

目前，渤海油田開采已經進入中期，分層注水的質量對油田增產穩產有著至關重要的影響。當注水開發多油層非均質油田時，由于油層在縱向上和平面上的非均質性，注入水就沿著高滲透層或高滲透區竄流，而中低滲透層或滲透區則吸水較少，從而引起一系列層間、層內矛盾。分層注水的目的就是為了解決層間矛盾，調整油層平面上的注水不均狀況，以控制油井含水上升和油田綜合含水率上升，分層注水有助于提高油層的動用程度和油田的最終采收率。

渤海自營油田共有注水井240口，其中分層注水井206口[1-2]。“空心集成”及“一投三分”分層注水井117口，占分注井總數的56.8%。雖然渤海自營油田注水井分注率比較高，但分層調配作業井次卻很低，不能起到優化注水的目的。導致這種結果的原因主要是平臺作業緊張，現有鋼絲作業設備占地空間大，需要吊車配合作業，有大修及檢泵作業時頂甲板無空間場地進行鋼絲作業[3-6]。

針對目前渤海自營油田分層調配作業井次低，開發了一種占地空間小、在平臺有其他作業情況下能滿足調配需求的小型化調配設備。

1結構及工作原理

1.1結構組成

注水井小型化調配設備技術研究的核心內容是鋼絲設備小型化，在海洋油田平臺結構下，利用頂甲板或底層甲板作業空間，改進常規鋼絲作業設備，使其小型化，在無需吊車配合作業情況下，可進行較為迫切但受修井等影響的測試作業，完成分層調配方面作業安排。

通過調研確定小型化鋼絲設備尺寸及設計思路，結構如圖1～2所示。最終設計成型的設備技術參數為：

測試深度

4 000 m

上提拉力

30 kN

鋼絲直徑

2.8 mm

外形尺寸

1 200 mm×660 mm×1 120 mm

小型化鋼絲絞車質量輕、體積小，既滿足海上作業安全需求又凸顯鋼絲設備靈便特性，對鋼絲絞車整體加防護罩，保證安全性。在鋼絲絞車下面安裝小滑輪，使鋼絲絞車可以在平臺自由活動，擴大了作業范圍。

圖1　小型化鋼絲絞車三維立體模型

圖2　小型化鋼絲絞車總裝圖

升高裝置是小型化鋼絲絞車的主要配套工具，其作用主要用來起升防噴裝置，以便于拆卸井口更換工具。其工作原理為：啟動電機，電機帶動鋼絲滾筒轉動，通過拉動鋼絲前端小勾上提防噴管，實現拆裝防噴管更換井下工具功能。使用提升裝置進行防噴管拆裝或者更換工具，不需平臺吊車配合，及時起出井下工具，避免造成工時的延誤，提高了調配效率。

1.2工作原理

將小型化鋼絲絞車放在井口適當位置，用配套升高裝置安裝防噴系統，對防噴系統試壓結束后，按照常規鋼絲作業流程進行分層調配作業。為適應海洋平臺的交叉作業，絞車模塊外形突出了小型化的特點；并且為了適用于下層甲板作業，模塊設計了腳輪結構，便于人力在下層甲板移動絞車。

1.3技術參數

1.3.1整體工具串

加重桿材質

45號鋼

加重桿長度

1 113 mm(?38 mm)；600、960 mm(?48 mm)

震擊器長度

筒式

1 070 mm(?43 mm)

鏈式

750、1 300 mm(?38 mm)

震擊器工作行程

500 mm

震擊器材質

45號鋼

萬向節最大破斷力

100 kN

整體工具串最大外徑

58.67 mm

1.3.2防噴管

材質

N80

耐壓等級

40 MPa

螺紋扣型

由壬 M108×3

長度

2 000 mm×3；1 500 mm×1；1 000 mm×1

質量

231 kg

1.3.3絞車

最大功率

4 kW

絞車最大提升力

30 kN

絞車尺寸

1 200 mm×660 mm×1 120 mm

(注：加提升高度架2 000 mm×660 mm×3 000 mm)

質量

500 kg

絞車的驅動方式

防爆電機 (變速)

1.3.4升高裝置

提升裝置最大承重

30 kN

電機最大功率

7 kW

鋼絲繩設備提高提升長度

15 000 mm

小勾機尺寸

1 500 mm×1 000 mm×600 mm

提升力

30 kN

驅動方式

防爆電機

1.3.5電纜

型號

CGP96/SC 3×6

長度

100 m(升高裝置50 m；絞車50 m)

2關鍵技術及創新點

2.1閉式液壓傳動系統

系統設有安全保護裝置，該系統不僅傳動平穩可靠，而且絞車速度范圍較寬，為測試作業提供了良好的傳動系統。

2.2調配設備的固定及運移

絞車模塊底帶2塊大吸力磁盤，在絞車就位后可以通過機械動作操作磁盤和甲板吸合，使絞車固定在甲板上，防止絞車受力移動。絞車模塊還裝有升降腳輪，便于在下層甲板沒有吊裝設備的情況下絞車移動。

2.3動力系統性能可靠

配備了良好的動力，效率高，為絞車作業提供了可靠的動力。動力模塊采用防爆配電箱控制絞車的電氣部分，可以通過配電箱分別控制散熱系統風機和主液壓泵的啟動和停止。

2.4防噴系統的安裝

利用CSYQF-T型液壓起升防噴裝置[7]，無需吊車配合，僅靠手壓泵加壓，就可自行提升、下放防噴立管。該裝置可直接連接在井口采油樹上，解決了海上修井作業時吊車無法配合時防噴立管就位問題，進行協助鋼絲作業防噴管就位。

3現場應用情況

綏中36-1油田是渤海自營油田油量主產區，目前該油田已經進入開發中期，對分層注水的需求越來越大。

2012-12-30—2013-01-01，注水井小型化調配設備在綏中36-1F17井進行分層調配作業，在未使用平臺吊車配合的情況下，3 d完成了調配任務，有效地縮短了作業周期，提高了分層調配效率。

現場應用表明：注水井小型化調配設備可以滿足目前注水井調配需求。相比常規鋼絲作業設備，注水井小型化調配設備具有以下優點：

1)絞車質量輕，占地面積少，活動空間大。

2)作業期間拆卸井口更換工具串不需吊車配合。

3)能滿足平臺作業緊張時調配作業的需求。

4)能有效節省作業工期，提高調配效率。

4結論

1)研制的小型化調配設備滿足現場要求，結合海上平臺和井況條件特點，形成一套適用于渤海油田注水井小型化調配配套的工藝技術。

2)小型化調配設備在無需平臺其它設備配合的情況下可進行調配作業，適應海洋平臺的交叉作業。

[1]王立蘋，楊萬有，羅昌華，等.海上油田防砂完井注水井反洗工藝及配套工具[J].石油機械，2013，41(5)：36-39.

[2]郭林園.海上油田一級三分注水工藝技術[J].內江科技，2009(2)：117，166.

[3]程心平，良杰，薛德棟.渤海油田分層注水工藝技術現狀與發展趨勢[J].海洋石油，2015，35(2)：61-65.

[4]鄭舉，劉長龍，徐興安，等.多水嘴配注技術嘴損試驗研究[J].石油礦場機械，2014，43(7)：37-41.

[5]宋祖廠，劉揚，蓋旭波，等．橋式同心分注技術及其在深斜井中的應用[J]．石油礦場機械，2013，42(7)：62-65．

[6]劉艷霞，姜廣彬，郭林園．空心可調配水器優化研究與應用[J]．石油礦場機械，2012，41(7)：74-77．

[7]高喜龍.液壓起升防噴裝置的研制及應用[J].石油機械，2011，39(5)：53-55.

Development of the Small Deployment Equipment for Water Injection Well

LI Mengchao，HUANG Jia

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China)

Abstract：In order to meet the requirements of water injection well deployment，the small space of the small size of the deployment requirements can be met in the platform with other operations.This equipment can solve the actual situation of the low layer allocation of water injection well in Bohai oilfield.The deployment of equipment miniaturization design is compact，small footprint，greatly reduces the space requirements，the whole device can move，easy operation.The typical offshore water injection well is selected for field test.The prototype is running smoothly and the working condition is good，the performance indexes meet the design requirements.Can meet the platform has other operations can be normal for the deployment of operations，flexible，easy to combine.

Keywords：injection allocation；miniaturization；equipment

中圖分類號：TE952

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.04.017

作者簡介：李孟超(1980-)，男，山東曹縣人，工程師，主要從事采油工藝井作業及管理工作，E-mail：limch2@cnooc.com.cn。

收稿日期：2015-10-12

文章編號：1001-3482(2016)04-0066-03