注水井防返吐配套工藝技術研究

蘇蜓 王靜

摘要：河南油田注水井由于中途停注、泵壓波動較大注水量大幅變化或其它原因引起地層壓力波動，造成地層出砂；地層返吐出砂、聚合物等，堵塞井下管柱和配注工具，導致注水井停產作業，長期可造成套管損壞甚至水井報廢。通過研究完善配套注水工藝技術，配套多功能補償裝置及防返吐分注工藝，減少管柱蠕動，提高封隔器的密封有效期，減少換封作業次數，保護套管，防止返吐物進入油管，提高注水效果。

關鍵詞：防返吐；配套工藝；研究

1.目前注水井工藝技術現狀

采油二廠注水工藝主要有籠統注水、分層注水兩種，合注井主要采用光油管加喇叭口，分注井主要采用偏心配水、壓縮式封隔器、懸掛式配水工藝管柱，基本滿足了注水的需要。

但是，目前合注井井下無保護套管的工具；分層注水井井下無防蠕動裝置，受高壓注水波動影響，管柱蠕動，易引起封隔器密封失效；在停注、洗井時，地層返吐出砂、油、聚合物等，堵塞井下管柱和配注工具，投撈測試儀器遇阻、無法測試調配，卡死井下管柱，影響注水效果。

2.注水井防返吐配套工藝技術研究

2.1注水管柱配套多功能補償裝置研究

通過現場管柱受力分析，在分注管柱上增加多功能錨定補償裝置，優化管柱，能夠提高抗蠕動解封能力。下面介紹兩種型號的補償裝置：

2.1.1 JBBC-1多功能補償裝置

主要用途：與封隔器配套使用，管柱伸縮蠕動時自動補償，使封隔器保持不動，避免封隔器膠筒損壞，可以提高封隔器的使用壽命，保證注水井長期而可靠分層注水。

使用方法：檢查工具是否完好，卡瓦活動是否靈活。

1）連接在第一級封隔器之上，母扣在上，公扣在下。

2）坐錨：補償器下至設計位置，座好井口，以油管緩慢加壓10Mpa以上，釋放鎖定機構，既可以正常注水。當層間壓差大時，封隔器上移，推動補償器卡瓦，促使卡瓦張開，補償器坐錨，使封隔器以下的管柱固定不動，管柱可防蠕動，水井即可注水。

3）解錨：

方法一：因停注、洗井、封隔器解封，錨定卡瓦失動推力，自動解封。再次注水時在配水器壓差作用下可再此錨定防蠕動。

方法二：作業上提管柱，補償裝置解錨，管柱可順利提出。

2.2.2錨定補償高壓偏心分注管柱

對于注水壓力高、管柱蠕動嚴重、封隔器易失效的注水井，采用管柱上增加合適工具來解決，能夠減少管柱蠕動，提高封隔器的密封壓力和使用壽命，減少換封次數。

2.2配套防返吐其它工具

2.2.1防返吐偏心配水器

工具結構：

工作筒+堵塞器

工具工作原理：

偏心配水器是根據油層不同吸水能力進行分層注水的井下工具之一。正常注水時，封隔器的膠皮筒處于張開狀態，把油層分成若干段。各注水層段中的堵塞器，靠支撐體的臺階（直徑為∮22mm）坐于工作筒主體偏孔內，凸輪卡于偏孔上部擴張部位，堵塞器上下兩組四道盤根封住偏孔出液孔。注入水經濾網，通過水嘴、密封段出液槽、偏孔出液孔進入油管環形空間，注入目的層。

偏心配水器結構特點：

1）雙螺旋導向，提高投撈成功率

直接在偏心配水器主體上部增設一個筆尖狀螺旋面上導向體，上導向體開口豎槽增加一個帶角度的傾斜面，避免投撈儀器導向爪的遇阻，導向體的開口豎槽與原偏心配水器主體下部導向體開口方向一致，構成雙導向體偏心配水器。

采用該結構，當投撈器通過配水器主體時，投撈器下部導向爪先由下導向體導向，如果導向失敗，投撈器繼續下放，投撈器投撈主爪在上導向體筆尖狀螺旋面的引導下繼續導向，增加了導向次數，減少了投撈器滑層幾率，提高投撈效率。

2）定壓配水，只出不進

改變原偏心配水器主體出液孔結構，將出液孔加工在主體上部靠近偏孔處，與出液孔內腔連通，設定壓單流反爾球座，裝入單流反爾球，由定壓彈簧控制反爾球的開啟，定壓彈簧的另一端與有密封圈的堵頭相連。在單流反爾球左下部打兩個出液孔，出液孔有定壓單流反爾球控制，只出不進。

采用該結構注水，由油套環形空間注入地層。如果注水系統壓力發生變化，單流反爾在彈簧作用下自動關閉，地層返吐物不能進入主體內，保證了井內油管空間暢通。

3）雙層過濾，自潔內壁

將主體下平面通道直徑加大，在主體下通道內部加裝一個與主體同心、同直徑的特制條縫濾罩，同時將支架改裝為封閉結構，條縫濾罩與主體、支架構成環形空間。

采用該結構，注入水首先通過條縫濾罩，再通過堵塞器底部濾網、陶瓷水嘴由出液孔進入油套環形空間，注入目的層。起到過濾作用，使水嘴不易堵塞，減少了測試投撈次數和儀器的吊卡幾率。

2.2.2底篩堵（FD-DSQ-114可投撈式洗井底篩堵）

結構：尾管+堵塞器。

工作原理：FD-DSQ-114可投撈式洗井底篩堵是利用堵塞器密封面和自身的凸輪結構實現對工作筒的密封和開啟的。

FQ-DSQ-114可投撈式洗井底篩堵結構特點

1）將原偏心注水管柱底部洗井單流凡爾由固定式改為可投撈式堵塞器式結構，作業時隨同注水管柱一起下到井內。

2）為避免油管內的結垢物、返吐物埋住尾管堵塞器打撈頭，將可投撈式洗井底篩堵固定部分改為雙管結構。

3）最下部采用特制的條縫篩管，阻擋環形空間的氧化物、注聚返吐物、地層出砂進入油管內。

采用以上結構，可以根據測試洗井的需要隨時撈出或者投入洗井底篩堵，滿足注水需要。雙管結構可投撈堵塞器式洗井凡爾，封堵尾管起絲堵的作用。地層返吐物無法進入油管內部，保證了油管內部暢通，減少了單井分層調配的時間，便于及時分水，保證底層注夠水、注好水，提高原有的采收率。

2.3防返吐配套分注管柱研究

地層砂、聚合物等返吐物大量進入井筒，不僅堵卡管柱，而且會導致地層虧空、套管損壞，因此，需要采取措施，控制地層砂、聚合物等大量返吐，并實現長期有效分注。

采用防返吐配套工藝分注，如下圖所示，應用防返吐偏心配水器、底篩堵，能夠解決返吐物堵塞井下管柱和配注工具，提高分注有效期，減少維護作業次數。

防砂、防返吐、防結垢物多功能偏心分層注水管柱結構由上至下依次連接在一起的油管、偏心配水器、封隔器、下級偏心配水器、篩管和絲堵，在下級偏心配水器和篩管之間設置有可投撈式洗井底篩堵。使之具有以下作用：

1）雙導向作用，打撈的成功率高；

2）單流閥作用，解決地層返吐物從偏心配水器主體出液孔進入油管的問題；

3）阻擋脫落結垢物進入堵塞器濾罩水嘴；

4）減少了單井分層調配的時間，便于采油隊及時分水工作的開展，保證地層注夠水、注好水，提高原油的采收率。

3.現場應用及效果評價

2017年，根據水井目前生產狀況和井下管柱結構精心篩選，優化設計，優選工藝，現場應用實施，跟蹤效果分析，共完成防返吐配套工藝技術應用10井次，工藝成功率100%，減少維護作業井次20井次，節約作業費用130萬元。

通過配套應用多功能補償器、防返吐偏心配水器和底篩堵結構，能夠解決注水壓力高時管柱伸縮問題和地層返吐堵塞管柱的問題。

4.結論與認識

4.1結論

4.1.1通過防返吐配套工具的完善，有效防止注水井管柱蠕動和地層大量返吐、堵塞管柱的難題。

4.1.2現場應用情況說明：應用防返吐配套工藝技術，效果較好，提高了有效分注期和注水效果。

4.2認識

防返吐配套工藝技術研究發現，該項目能解決注水井管柱蠕動、地層返吐難題，減少作業次數，提高分注效果，有一定的應用價值，可推廣應用。