注入剖面測井溢流回注系統(tǒng)的研制及應(yīng)用

張振軍

(大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163453)

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

注入剖面測井溢流回注系統(tǒng)的研制及應(yīng)用

張振軍

(大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163453)

注入剖面測井非密閉施工中井口溢流的排放不但對環(huán)保造成一定的影響，而且導致測井狀態(tài)時的井內(nèi)注入壓力低于平時正常生產(chǎn)狀態(tài)，測井資料不能真實反映吸水層的吸水狀況。為此研制了井內(nèi)溢流實時等量自動回注系統(tǒng)，在測井防噴管頂端設(shè)計安裝三級防噴裝置，降低測井溢流量；在地面測井車里設(shè)計安裝溢流實時等量自動回注裝置，將測井產(chǎn)生的溢流等量地回注到井內(nèi)，從而實現(xiàn)注入剖面測井的全密閉施工，提高了測試資料質(zhì)量，消除了非密閉施工條件下井口泄漏造成的環(huán)保影響。

注入剖面；井內(nèi)溢流；實時等量；自動回注

0 引 言

注入剖面測井要求在正常注入條件下錄取測井資料來反映相應(yīng)層位的吸水能力[1]。注入剖面測井在非密閉條件下施工，井口溢流造成測井時的井內(nèi)注入壓力低于正常生產(chǎn)狀態(tài)，部分層位不吸水或少吸水，影響測井資料質(zhì)量。同時，井口溢流的少量灑落也對環(huán)保造成一定影響。大慶油田曾針對溢流問題開展多項技術(shù)革新，其中注脂式防噴裝置存在操作復雜施工效率低、油脂消耗大單井施工成本過高問題，內(nèi)置式防噴裝置雖然對溢流排放量有一定改善，但仍需少量排放溢流[2]。為徹底解決井口溢流問題，研發(fā)了注入剖面測井溢流回注系統(tǒng)。該系統(tǒng)由注入剖面測井三級防噴裝置和溢流實時等量自動回注裝置組成，變傳統(tǒng)防噴裝置的“單純封堵”為“堵注結(jié)合”，一方面控制井口溢流量，另一方面將少量溢流液體實時等量自動回注到井筒中，實現(xiàn)了測井施工過程全密閉，消除了環(huán)保隱患，提高了測試資料質(zhì)量。

1 注入剖面測井三級防噴裝置

三級防噴器由分體阻流管、擼水膠墊、控制溢流接口、壓緊帽、壓控膠墊、封井活塞、壓控接口組成，如圖1所示。分體阻流管是阻止防噴管內(nèi)液體上返的第一級防線，稱作一級防噴，內(nèi)徑5.7 mm，比外徑5.6 mm的電纜略粗，既能保證良好的阻流效果，又能使電纜順利通過，拆卸方便，更換時不用剁去電纜頭。擼水膠墊、壓緊帽及壓緊帽下組合排列的鋼墊、膠墊是阻止防噴管內(nèi)液體上返的第二級防線，稱作二級防噴，擼水膠墊擠壓電纜，去除阻流管阻流后的部分液體，壓緊帽用于壓緊防噴管頂端組合排列的鋼墊膠墊，阻止管內(nèi)液體向上流出。壓控膠墊、封井活塞、壓控接口是阻止防噴管內(nèi)液體上返的第三級防線，稱作三級防噴，壓控接口用來導入高壓流體推動封井活塞，擠壓壓控膠墊，壓緊電纜，增強阻流效果，一般在注入壓力較高(超過20 MPa)、注入量較大(超過200 m3/d)導致溢流量較高(超過33 m3/d)的井使用。溢流接口將經(jīng)過擼水膠墊剩余的溢流液體導入到過濾收集箱中。

圖1 三級防噴控制器結(jié)構(gòu)示意圖

注入剖面測井施工時，防噴管內(nèi)溢流液體經(jīng)阻流管阻流降壓后，少部分在擼水膠墊控制下由溢流接口流出。壓緊帽緊壓下部的鋼墊和膠墊，避免防噴管頂端溢流液體流出。溢流量較高時，壓控接口處導入高壓流體推動活塞，壓控膠墊壓緊電纜，減少溢流量。

2 溢流實時等量自動回注裝置

溢流實時等量自動回注裝置由集液過濾器、變頻控制器、交流異步電動機、高壓三聯(lián)泵、控制面板組成，如圖2所示。集液過濾器作用之一是收集從防噴管溢流接口流出的溢流液體，濾除掉雜質(zhì)，作用之二是利用箱內(nèi)安裝的浮子液位檢測器將所收集溢流液體液位信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘枴Ｗ冾l控制器將接收到的液位電子信息實時轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信息。交流異步電動機接收變頻信號，改變定子供電頻率，達到改變電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的目的。高壓三聯(lián)泵將過濾后的液體通過回注管線回注到井筒中。控制面板上裝有壓力表和各種閥門、接口，主要用來提供回注壓力信息，連接溢流管線管線、回注管線，啟動、關(guān)閉溢流回注控制器。

1—三級防噴器；2—防噴管；3—電纜；4—溢流管；5—集液過濾器；6—自動線性變排量控制器；7—控制面板；8—液位檢測器；9—變頻控制器；10—交流異步電動機、高壓三聯(lián)泵圖2 溢流回注器結(jié)構(gòu)示意圖

溢流實時等量自動回注裝置工作流程如圖3所示。溢流液體由防噴管溢流接口通過溢流管線導入到集液過濾器中，過濾器中的浮子液位檢測器將液位信息轉(zhuǎn)換為0～5 V電信號[3]，變頻控制器根據(jù)該信號輸出隨液面變化的頻率信號，從而改變交流異步電動機的定子供電頻率，達到控制高壓三聯(lián)泵轉(zhuǎn)速的目的，最終將集液過濾器中的液體回注到井筒中。溢流液體流量大時，液面較高，變頻器輸出頻率高，交流異步電動機轉(zhuǎn)速快，回注流量也較大；溢流液體流量小時，液面較低，變頻器輸出頻率低，交流異步電動機轉(zhuǎn)速慢，回注流量也較小；該裝置通過變頻信號控制回注泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)了實時自動等量回注，集液過濾器內(nèi)的液面始終維持在一個液位下，注入井井口無溢流液體泄露。

圖3 溢流回注裝置工作過程示意圖

溢流實時等量自動回注裝置的技術(shù)參數(shù)為：1)溢流回注量小于等于33 m3/d；2)注入井最大注入壓力小于等于25 MPa；3)井口注入壓力波動小于0.1 MPa。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

應(yīng)用該密閉工藝以前，注入量較低(30 m3/d以下)的井，井口溢流量雖然在標準規(guī)定的2 m3/d以下[4]，但由于相對溢流量較大，測試時注入井的狀態(tài)并不和平時生產(chǎn)完全一致，造成施工測試時一些薄差層位達不到啟動壓力，反映在測試資料上無吸水顯示。應(yīng)用該密閉工藝以后，由于實現(xiàn)了全密閉施工工藝，測試時井的生產(chǎn)狀態(tài)與平時一致，測試資料準確反映各層的吸水狀況[5]。在大慶油田某采油廠注水質(zhì)量提升示范區(qū)，對比9口未措施、未調(diào)整及工作制度未發(fā)生改變的井，吸水總厚度由27.2 m提高到32.6 m，增加5.4 m，見表1。

杏X井應(yīng)用該裝置前后，偏I層段各層吸水情況得到了準確反映，5個薄差層均有吸水顯示，為油田開發(fā)提供了準確可靠的資料，如圖4所示。

表1 現(xiàn)場應(yīng)用測試井吸水狀況統(tǒng)計表

圖4 杏X偏I層段各層吸水情況對比(左圖為應(yīng)用前，右圖為應(yīng)用后)

4 結(jié) 論

與注入剖面測井傳統(tǒng)施工工藝相比，溢流實時等量自動回注技術(shù)采用“三級防噴器封堵”與“溢流回注器回注”相結(jié)合的方法，杜絕了溢流液體回收造成的二次成本的增加，消除了溢流液體外排造成的環(huán)保影響；井口溢流通過自動控制系統(tǒng)全部實時等量自動回注到井筒中，保證測井施工過程中井內(nèi)注入壓力不發(fā)生改變，有效提高了注入剖面測井資料的精度，能夠為油田開發(fā)提供更加準確的動態(tài)監(jiān)測資料。

[1] 萬仁溥.采油工程手冊(下冊)[M].北京: 石油工業(yè)出版社.2000：74-76.

[2] 汪 虓.內(nèi)置式井口防噴裝置的研制與試驗[J].石油儀器，2013, 27(3): 24-26.

[3] 耿隨心.基于單片機控制的數(shù)字變量軸向柱塞泵[J].電氣時代，2006,(11)：118-120.

[4] 張 靜.注入剖面五參數(shù)組合測井技術(shù)規(guī)程.Q/SY DQ 0440-2012：2.

[5] 郭海敏.生產(chǎn)測井原理及資料解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992：226-233.

Development and Application of Wellhead Overflow Reinjection System in Injection Profile Logging

ZHANG Zhenjun

(Logging&TestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163453,China)

The injecting profile logging works under unclosed construction，the wellhead overflow discharge not only causes certain influence to environmental protection，but also leads to lower injection pressure compared to the usually normal production under the well logging working state，so the logging data can not reflect the real water situation in the water absorption layer. Therefore the well overflow real time equivalent automatic injection system is developed, the three class blowout preventer is designed and installed on the top of the logging prevention nozzle to reduce the logging overflow. The overflow real time equivalent automatic injection device is designed and installed in the ground logging truck, which can recycle the equal overflow produced during the logging into the well，so the full closed construction is realized during the injection profile logging，the quality of the test data is improved, the environmental impact caused by the leakage of the well under the non-closed construction condition is eliminated.

injection profile; well overflow; real time equivalent; automatic reinjection.

張振軍，男，1973年生，1994年畢業(yè)于華北石油學校測井專業(yè)，目前主要從事測試技術(shù)研發(fā)與管理工作。E-mail:dlts_zhangzj@petrochina.com.cn

P631.83

A

2096-0077(2017)03-0059-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.012

2016-08-08 編輯：韓德林)