水井測試之通井系列工具設計及應用

潘曉明 邢印慶 許建輝

摘要：隨著我國的科技發展十分迅速，在石油測井中，完成測試成功的第一目標是保證測試儀器能夠順利到達測試測量井段。原有的技術是采用快速起下加重，通過重力方法進行通井。但由于井下遇阻原因很多，大多不能成功，不但延緩了作業速度，影響水井的正常生產，無法保證測試儀器測試成功，還容易導致水井作業不成功交大修或者報廢，減少注水井點，破壞注采平衡。

關鍵詞：通井;空心通井器;沖擊鉆式通井器;斜井自動滾輪式通井器;井下儀器偏心孔刮通器

引言

目前，油田開發進入特高含水期，分層注水是挖掘剩余油潛力，提高采收率的主要辦法之一。但是在最近幾年的水井測試工作中，測試儀器遇阻遇卡的現象越來越多，嚴重影響了水井分層測試工作的開展。經過技術攻關和創新，對通井工藝進行設計加工，形成常規通井和鉆進式通井兩種技術，完全滿足油田的生產需要。

1分層流量測試

油田分層注水井主要采用偏心注水管柱和空心注水管柱，少數為固定注水管柱。1992年以前，分層測試主要應用投球測試和井下浮子式流量計測試;隨油田開發對有效注水工作要求的變化，現有測試工藝已不能滿足注水開發油田頻繁調整的需要，為此，對注水井分層測試及調配工藝進行了不斷改進，逐步發展成為能夠適應油田開發需要的測試、調配、資料處理和資料傳輸等一整套較為成熟的技術。1992～1997年為摸索試驗階段，這個時期先后引進了直讀式電磁流量計（聚流）、無時鐘流量計、渦輪流量計，由于油層出砂、注入水超標、管柱結垢和工作量增加等原因，以上技術的應用只限于局部，不能大規模開展。1997年以后，在試驗對比的基礎上，引進試驗成功了存貯式電磁流量計和超聲波流量計，解決了分層測試過程中的技術難題。井下存儲式電磁流量計和超聲波流量計經過近6年的試驗應用，效果良好。近幾年的有關技術指標同1997年相比，都有了較大提高，儀器故障率由26%下降到1.5%，遇阻率由12%下降到5.5%，儀器資料錄取成功率由70%提高到93%以上。測試成功率的提高不僅減少了現場工作量，而且將注水井的測試重點轉移到調配上來。井下存儲式電磁流量計和超聲波流量計除正常測試外，還能夠檢查注水管柱的密封狀況，在測試過程中，分別在管柱底部和油層上部油管停點測試，可驗證其密封情況。

2通井系列工具的設計

2.1空心通井器的設計

在水井測井通井過程中，常用的通井器為實心，在通井過程中受到死油阻力大，對于井內死油凝固、井心含有稠油的通井效果差，對此設計了空心通井器，增加了流體出孔和流體導向槽。空心通井器實物圖如圖1所示。

空心通井器設計有流體出孔和導向槽，通井時，通井器通過自身重力，在不斷起放過程中，由頭部沖擊阻礙物，空心的構造可以減少受力面積增大壓強，所產生的流體可通過流體出孔和導向槽排除，增大了通井成功率。

2.2偏心孔刮通器的設計

由于偏心孔通道不暢通，造成了水嘴壓力計投不進去的難題。偏心孔刮通器可以快速有效的刮掉附著在偏心孔通道內壁上的銹蝕物，死油，泥沙等污物。其結構如圖6所示。由長度20cm的上下刮削槽，外徑鋼絲刷和投撈器組合，刮通器下井后，過偏心工作筒后上提，靠凸輪打開投撈爪，對偏心孔通道進行投放，反復起下3—5次進行亂削，清洗，最終目的使偏心孔通道暢通，便于投放水嘴壓力計。

2.3完善水量調配工藝

目前偏心注水井的水量調配仍采用投撈水嘴的方式，這種方式成功率較低，一般在70%左右。為此開展了以下試驗。（1）多功能投撈器的試驗應用與普通投撈器相比，多功能投撈器有上下兩個投撈爪，根據調配情況投撈爪連接壓送頭或打撈頭，一次下井可完成投撈調配或投（撈）兩個堵塞器，不僅提高了工作效率，而且減少了儀器遇阻遇卡次數。（2）開展定量水嘴研究定量水嘴研究主要解決在壓力不穩定狀態下的注水問題，實現在不同壓力下的定流量注水。現已完成30m3/d小流量井下試驗推廣工作，大流量室內試驗得出了不同水嘴的6項水動力參數。目前發現了一些問題：組合嘴子滑閥和嘴子移動距離太短，壓差的可調節余地太小，下步要繼續進行室內試驗，改進結構，得出結構改進后的水動力學參數及壓差—水嘴大小的函數關系及經驗公式。（3）開展可調水嘴研究可調水嘴適用于調配頻繁的注水井，同普通水嘴相比，自帶一套水嘴通徑可變裝置，可在地面的控制下改變注水排量，目前有機械控制式和電控式兩種。機械控制是在地面用錄井鋼絲攜帶工具利用撞擊等方式改變井下水嘴大小;電控式是用電纜將可調水嘴下到目的層，通過電纜在地面調節井下水嘴的大小來改變注水量，根據實際流量的變化進行再調節，直至流量符合要求。這種工藝調節水量比較準確，但裝備成本較高。

2.4沖擊鉆式通井器的設計

在每年的注水井測試中，有大量的井因爆破閥填充物融解不徹底、管柱內結垢、死油臟物等造成的遇阻，使儀器下不到預定深度而終止測試。為了解決這類遇阻井的測試問題，設計了沖擊鉆式通井器，如圖2所示。

沖擊鉆式通井器主要由加強筋、刮蠟器、外套、螺旋桿、鉆頭組成，其外部結構如圖3所示，內部結構如圖4所示。通井過程中用試井鋼絲連接儀器后下井，到達遇阻位置后，反復提放，依靠工具自身重量，下端的鉆頭可自動旋轉，疏通遇阻點，同時，位于螺旋錐片上的刮削工具自動跟進，實現變徑范圍在40-44mm，提高工具在遇阻點的可通過性。

2.5注聚剖面測井技術

（1）注聚剖面測井該工藝利用外流式電磁流量計測量出流體流動產生的感應電勢，推算出流速和流量。儀器的磁場設計在流量探頭四周的外部空間，感應測量電極設置在流量探頭的筒壁外側，流速測量靈敏空間在測量探頭的外部，流體在探頭外圍流過。為減少由于測量儀器不居中造成的影響，在儀器上、下部設計了上、下兩個扶正器。該工藝可以測得在注聚小流量狀況下的流量值。應用效果：注聚剖面測井技術自2000年引進以來，年均工作量在70井次左右，其應用為孤東油田不斷完善注聚方案提供了理論依據，縮短了注聚區油井初始見效時間，提高了整體注聚效果。如七區中注聚區，根據注聚剖面資料，適時調整部分注聚井的注聚濃度，改善注聚剖面，注聚區油井初始見效時間由方案預計的60d縮短到38d，日增油比方案設計提高了83t。（2）注聚井取樣電纜控制的抽吸式取樣裝置能夠根據需要獲得井底條件下不同深度的聚合物樣品。配套技術達到的指標：①取樣采用電纜供電、井下電機控制方式，一次下井能夠獲得不同深度的兩次聚合物樣品。②單層聚合物樣品體積達到200ml，樣品無剪切。目前該技術在孤東油田已經成功應用10井次以上，為判斷聚合物注入過程中的物性變化提供了直接依據。

結語

目前的通井工藝在國內處于先進水平，對改善油田管柱結垢嚴重的實際情況有著十分重要的作用。常規通井不僅僅適用于偏心分層配水管柱，還可以對結垢嚴重的光油管管柱的注水井進行井壁的刮除。鉆進式通井工藝實現了密閉通井，而且較常規通井工藝適用范圍廣，能夠實現在光油管、偏心管柱中的通井，尤其適用于井口附近遇阻的井。

參考文獻

[1]邱小鋒.新型套管通井刮削多功能工具的研制與應用[M].中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院.陜西科學技術出版社，2012，6：15-17.

[2]范紅衛.斜井通井方法研究[M].江漢石油學院學報，2013，6：3-4.

（作者單位：1.大慶油田有限責任公司第一采油廠第一油礦試井隊;2.大慶油田有限責任公司第一采油廠第一油礦試井隊;3.大慶油田有限責任公司第一采油廠第一油礦試井隊）