測調聯動技術中堵頭溢流量的控制方法

孫光杰 劉偉 邢印慶

摘 要：為解決分層注水井測試工作應用測調聯動技術過程中，由于測調連接電纜的特性及防噴堵頭結構制約，產生的溢流污水侵蝕井口設備漆面和地面污染問題，研制了測調聯動恒定溢流堵頭；測調聯動恒定溢流堵頭改變了原有內部結構，利用恒流組件的恒定流量功能，可有效控制污水溢流量；2018年5月起在第七油礦分層測試班組實驗應用，截止2019年4月，現場應用效果良好，降低了井場污染的同時，有效避免了測調儀器被盤根緊固導致電纜下井困難的情況發生，提高工作效率，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：測調聯動技術；溢流堵頭；恒定流量；恒流組件；環境污染

前言

測調聯動技術是指利用地面控制系統通過操控下井的測調儀，實時測量分層注水井的各層段注水流量、壓力和溫度數據，并調節各層可調配水堵塞器，使各層配注量滿足地質方案的一種分層調配測試技術。在當前應用測調聯動技術工作中，由于常用的絲鎧電纜表面存在凹凸紋理，與防噴堵頭內的溢流盤根結合面存在較大間隙，在電纜連接儀器測試過程中，部分溢流污水在壓力作用下會沿電纜與盤根空隙流出，含油污水侵蝕井口設備漆面還會造成地面污染。為控制污水溢流量，將溢流盤根緊固過緊時會造成測調儀器下放困難甚至下不去，盤根過松時，卻會出現溢流量過大并從堵頭頂端出水情況，但為保證測試工作正常進行，只能適當放松盤根緊固程度，保證測調儀器下放順利，隨之而產生的環境污染問題在分層測試工作中迫切需要解決。

1 常規測試現狀

測調聯動技術具有測試流量直觀、堵塞器調整效率高的特點，其工藝無需改變油田已有的偏心注水配套設備，大幅度縮短作業周期，提高了工作效率近一倍以上，為此，第一采油廠從2009年起，在分層注水井測試工作中廣泛應用了該項測試工藝技術，截止目前，第一采油廠共有測調聯動班組161個，占分層測試班組總比例的64%左右。由于測調聯動技術需使用φ3.5mm絲鎧電纜連接測調儀，為保障測試電纜與防噴管的可靠密封，采用了小縫隙長距離壓差式密封方法達到密封的要求，使用專用的溢流防噴堵頭，溢流盤根阻尼孔尺長為φ3.8×200mm。溢流防噴堵頭在整個測調過程中，大部分溢流污水隨溢流口排出，少部分溢流污水沿電纜與盤根空隙自堵頭上方排出，污水溢流量的大小隨注水壓力的大小而改變，平均單井測試溢流量為1.5m3/d，測試污染場地約1.2m2。為減少測試溢流量，操作工人在現場緊固溢流盤根時卻會使測調電纜難以下放，單井處理堵頭問題平均耗時1小時左右，影響測試效率。統計全廠161個測調聯動班組每日因溢流造成井場污染為193.2m2，每月按20個工作日計算，污染井場面積合計約為3864m2，因此解決由于測試溢流的導致污染環境問題對油田發展十分迫切。

2 革新設計研發

測調聯動溢流恒定堵頭設計研制過程中，主要考慮兩方面問題，一是如何在不同的注入井壓力下恒定溢流量，二是電纜下放順利，盤根磨損程度小。針對問題借鑒了恒流堵塞器的恒定流量原理進行研制。恒流式配水堵塞器是石油開采基地使用的一種井下注水工具，它可以實現定量注水，經過多年來的現場試驗，目前這種堵塞器已在部分分層注水井中推廣使用[1]。

2.1 測調聯動恒定溢流堵頭一代研發

在一代革新研發制作時，首先去除了原恒流堵塞器的主體、限位體和濾網部分，保留出水孔、彈簧和柱塞部件，并將柱塞內的恒流片使用聚四氟加工，內部孔徑設計為φ3.8mm，組合形成恒流組件單元，并在原有的溢流堵頭內部沿中心孔加工φ20*100mm柱形孔，一側加工外螺紋與恒流組件內螺紋相連接。使用時，將絲鎧電纜穿過恒定溢流堵頭的4道密封盤根，恒流組件的彈簧和柱塞，連接井下測調儀器。注入壓力首先作用在恒流組件的柱塞上，依靠彈簧平衡壓力，溢流污水沿電纜空隙經盤根從溢流口排出。

一代革新于2018年4月，在高148-斜41井和高154-473井進行了現場實驗，使用25公斤水桶接溢流污水，其中一口井接滿水耗時3分42秒，另一口井接滿耗時4分51秒，按每日5小時有效工時計算，污水溢流量分別為2.02m3和1.51m3，并沒有起到降低溢流量的效果。

2.2 測調聯動恒定溢流堵頭二代研發

總結一代革新設計的不足，恒流組件沒有起到應有的作用，其彈簧平衡注入壓力后，經柱塞和出水孔排出的溢流污水沒有排出通道，在堵頭內部仍形成一定壓力，且恒流片材質較差，在兩口井實驗后磨損增大了1.5mm。

針對現場實驗發現的問題，改進完成了二代革新裝置，其結構由由盤根壓蓋、上盤根套、上溢流口、下盤根套、下溢流口、堵頭、恒流組件、底堵和防撞彈簧九部分組成。比較一代革新，二代革新在堵頭部分打孔，新增加了一個溢流通道，并將恒流片使用黃銅加工，孔徑縮小為φ3.6mm，利用液體的粘滯阻力作用，使注入壓力充分作用的柱塞之上。二代革新裝置在使用時，注入水壓力經過堵頭內部的恒流組件，利用恒流組件內部φ3.6mm恒流片與彈簧共同作用降壓后，恒定溢流量大部分通過下溢流口排出，從而降低了上部盤根所承壓力；少部分溢流量經過盤根與電纜間隙從上溢流口排出，盤根所承壓力降低，儀器下放順暢。其恒流組件啟動壓力0.5Mpa，保證了在低壓井測試中也可以實現恒定流量的功能。

3 現場應用

測調聯動恒定溢流堵頭革新自2018年5月起現場實驗共36井次，每井次平均7分鐘溢流量25公斤，按每日有效工時5小時計算，溢流量為1.07m3，較未革新前的溢流堵頭平均溢流量減少0.43方，降低了井場污染，有效避免了儀器下不去的情況發生，提高了工作效率。

4 結論及認識

（1）測調聯動恒定溢流堵頭在原裝置上加以改進，使用廢舊恒流堵塞器部件制作，降低了加工成本。

（2）測調聯動恒定溢流堵頭操作使用方便，減少了電纜下放困難情況出現，提高了工作效率，適用于分層注水井測調聯動測試工作使用。

（3）測調聯動恒定溢流堵頭恒流組件柱塞在出砂井有卡阻情況出現，需要進一步研究解決。

（4）測調聯動恒定溢流堵頭在現場實驗獲得成功，具有廣闊應用前景。

參考文獻

[1]嚴金坤，2005，恒流式配水堵塞器特性分析，上海，上海市機械工程學會/上海液壓氣動總公司，[2019]，百度文庫

作者簡介：

孫光杰（1974-），男，黑龍江大慶人，采油測試高級技師。

劉偉（1978-），男，黑龍江大慶人，采油測試高級技師。