油田中新型大斜度井同心分層注水技術研究

摘要：文章主要研究油田中新型大斜度井同心分層注水技術，研究了井下連續可調配水器、電纜直讀測調儀和電纜直讀驗封儀。該技術使用同心測調方式，井下排水器采用的橋式通道設計方式，水量調節使用的偏心閥設計。最后將同心分層注水技術應用于實際的大斜度井中可以發現，能夠提高對接成功率、節約測調時間、提高測調精度、降低成本等優勢。

關鍵詞：大斜度井;油田;同心分層注水技術

中圖分類號：TE357.6

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）09-0046-04

為了提高油田開發效果需要進行注水處理，分層注水技術是一種比較有效的注水方式[1]。當前，我國對油田的開發水平不斷上升，各種大斜度井、定向井越來越多，對其技術要求也較高[2]。我國使用的偏心分層注水和其相關的配套設施適應性比較差，存在一定的問題，比如大斜井井下水嘴鋼絲投撈成功率比較小，所以就會造成大斜度井的測調出現問題;而且大斜井在使用電纜進行測調時，井下儀器和水嘴的對接成功率也非常低，所以就會導致大斜井分層注水和測試非常困難[3-5]。于是為了解決這些問題，提高測試的準確度和效率，文章對一種新型的大斜度井分層注水技術進行分析，能夠同心對接、在線直接讀驗封、同心調整等優勢，從而能夠提高配水器和井下的儀器之間的對接成功率，在油田中具有更好的應用效果。

1 新型大斜度井同心分層注水關鍵技術

該技術中所使用的注水管示意圖如圖1所示，該管屬于重要的設備之一，其中主要組成結構包含著電纜、井下電纜控制儀、井下連續可調配水器和封隔器等。在工作過程中，需要對分層參數進行測試，還需要對其流量進行調配，此時就可以通過注水管中的電纜進行操作，電纜中的直讀控制儀，該儀器能夠控制與井下配水器進行同心對接，同心調整，即可通過在線的形式對分層參數進行監測和直讀驗封，還能夠對配注量自動或者手動的方式進行側調。所以電纜控制儀屬于測調系統中的重要組成部分，測調系統基本結構如圖2所示，其中還包含著井下連續可調配水器，這兩個部分共同組成了測調系統的基本結構，從圖中可以看出，配水器包含著井下可調水嘴和橋式通道。后能夠實現分層配水的作用。進行連續可調配水器的結構特點如下所示：

1）在進行設計時，連續可調配水器和電纜控制儀采用的是同心調整和同心對接的方式，另外，在設計井下可調水嘴時并沒有將其設計在中心位置，而是將其設計在偏心位置。此設計方式能夠保證井下儀器和配水器進行同心對接和同心調整，從而可以提高大斜度井的側調和對接成功率。在該設計過程中采用了偏心注水工藝，這種方式已經有了比較成熟的應用，所以再將其用于大斜度井同心分層注水技術中能夠有比較好的應用，能夠水嘴的設計方式處于全關狀態時的漏失非常小，阻力下，有利于調節簡單化。另外，在調節水量的過程中能夠使得閥芯處于直線運動，從而可以避免長期沖擊配水器，可以提高配水器的使用時間。并且設計水嘴時使用的設計形狀為V型，這種方式可以提高小水量側調適應性能。

1.1 井下連續可調配水器

大斜度井同心分層注水管中的重要組成部分井下連續可調配水器的主要作用就是實現分層配水，其工作環境長期處于井下，對其進行設計時是與井下可調水嘴進行一體化設計，所以水嘴不能夠進行投撈處理，從而能夠提高系統的穩定運行[6]。井下連續可調配水器的主要結構圖如圖3所示，其中主要包含著上接頭、下接頭、調節機構、橋式通道等。從圖中可以看出每一個結構部分都有其各自的作用，共同作用之

2）該配水器使用的是四筆尖定位設計，當電纜控制儀到了筆尖的位置之后，然后將其直接導人到定位臺階，從而可以達到配水器和井下儀器之間的同心定位，并且可以保證該同心定位的精確性比較高，一般情況下，當大斜度井的角度不大于60°時，其成功對接率能夠達到95%以上。

3）井下連續可調配水器中包含著橋式通道，采用這種設計方式能夠消除層間的干擾，從而可以提高系統測調的精度。

1.2 電纜直讀測調儀

電纜控制儀中的直讀測調儀的主要作用為直接在線側調井下分層相關參數，其主要組成結構如圖4所示，其中主要包含7種結構組成。測調儀和井下的配水器進行同心對接和同心調整，然后進行在線監測注水過程中的流量、溫度和壓力等參數，根據相關參數的讀取可以實現配注量的自動或者是手動的測調[7]。

與傳統的常規儀器相比較，電纜直讀測調儀能夠同時具有電動控制主動解封和主動密封的作用，在運行過程中將會具有更好的可靠性。另外，結合井下高精度流量計，能夠實現對單層流量直接測試，而不用通過逐層遞減的方式進行計算從而得到單層的流量[8]。能夠提高流量測試的精度，當測量小水量時也能夠具有很好的適應性。通過進行實驗研究，結果如圖5所示，從圖中可以看出，當分層流量處于3.48-50m3/d時，使用電纜直讀測調儀進行測試的誤差小于5%，在大部分的情況之下，誤差小于2%。而且，電纜直讀測調儀的使用范圍比較廣，還能夠在傳統非集流中進行測試。

1.3 電纜直讀驗封儀

當前所使用的封隔器驗封方式主要使用的為鋼絲投撈，這種方式需要多次進行投撈，還需要將驗封的結果通過地面進行回放，所以應用于大斜度井的驗封上時不僅會降低其精確度，還會降低其驗封的效率。然而電纜直讀驗封儀不需要進行投撈就可以直接實現在線直讀驗封，另外還不需要進行地面回放，所以能夠大大提高驗封的效率和精確度。電纜直讀驗封儀的結構組成如圖6所示，其中主要的結構包含6個部分。其中的三壓傳感器主要包含皮囊壓力、油管壓力和地層壓力。電控雙皮囊采用的設計方式為擴張設計，當皮囊的壓力比油管壓力大0.5MPa時，此時的密封狀態是正常的，否則皮囊密封出現問題。

電纜直讀驗封儀的工作原理并不復雜，其主要原理示意圖如圖7所示。在進行驗封之前，需要使得各一個級別的水嘴處于打開狀態，才能夠開始驗封工作。其具體的工作原理為：電纜直讀驗封儀首先和第二級配水器進行對接，然后上下皮囊會進行主動密封，地面會對通過地下的三壓力傳感器監測的數值進行實時在線顯示。井口會主動的改變油管壓力，那么其上一層地層壓力也會隨之發生變化，但是如果當前層底層壓力也發生了變化，那么就能夠證明封隔器不密封，只有當當層地層壓力不會隨之發生變化時，才能夠證明封隔器是處于密封狀態。對第二級完成驗封之后，即完成了第一級驗封作業。此時的第一級驗封的結果反映的是兩極封隔器的密封狀態。

2 油田中的應用效果分析

為了驗證新型大斜度井同心分層注水技術的應用效果，將其應用于某油田大斜度井中。該井的最大斜度為50.7°，其中有3個層段需要進行注水。其中使用的管柱示意圖如圖8所示，此時的水嘴處于全開狀態。該油井在之前采用了偏心分層注水管柱實現分層注水，其中需要進行12次的投撈作業，驗封和測調時間總共花了108h，其中單層流量測試誤差超過了20%。所以在該油田中采用偏心分層注水技術并沒有很好的應用效果。于是對其使用新型大斜度井同心分層注水技術，其具體過程如下。

2.1 封隔器電纜直讀驗封

在工作過程中，油管打壓時套管沒有出現返水的現象，從而可以證明第1級封隔器的密封狀態良好，然后對另外兩層進行密封驗證。此時通過觀察皮囊壓力能夠判斷皮囊的密封狀態良好。最后再根據第3級的驗封結構判斷第2級的驗封結構。

圖9即為封隔器電纜直讀驗封曲線圖，從圖中可以看出，對第3級密封進行驗證時，其油管壓力低于皮囊壓力2MPa，而且能夠維持3mm，能夠證明皮囊工作處于密封狀態;另外兩個壓力維持的時間和壓力大小也復合要求，能夠證明第3級封隔器處于密封狀態。對第2級的密封狀態進行驗證時，其壓力和時間也復合要求，能夠證明皮囊處于正常工作狀態。然而其中另外兩個壓力沒有明顯的分開，可以說明第2、3級封隔器中存在一個或者兩個不合格。因為在之前已經判斷出第3級是正常狀態，即可以說明第2級封隔器的密封出現問題。

2.2 分層流量在線側調

當完成密封狀態檢測之后，接下來就需要進行分層流量側調。其操作步驟為：將電纜直讀測調儀放人到任意一層的配水器，然后在配水器上部距離10m處打開儀器支撐臂，再繼續下人，進行同心對接處理。將儀器放置在中心位置則開始進行測調。根據相關的數據手動或者自動調節水嘴開度，將單層測試誤差控制在20%以內。然后按照此方式對其他層段進行測調。測試方式有兩種情況，當單層流量每天小于50m3時，則使用集流測試方式，當流量每天大于或者等于50m3時，使用非集測調的方式。最后測得的結果如圖10所示。從圖中可以看出，第3層的調配誤差為16.8%，第2層的誤差為12.8%，第1層的誤差為0，所以，3層的調配誤差全部是小于20%，能夠滿足設計要求，所以其配注合格。

3 結語

新型大斜度井同心分層注水技術能夠提高工作效率，提高測調的精度性，

還能夠提高該技術使用的穩定性能，將其應用于實際的油田中具有更好的應用效果。文章實例研究中，通過使用新型的技術使得在室內試驗流量測試誤差保持在5%以內，而且不需要進行逐層遞減的方式計算流量，直接就可以直接測試，并且還能夠提高測試的時間。

參考文獻

[1]張玉榮，閏建文，楊海英，等.國內分層注水技術新進展及發展趨勢[J].石油鉆采工藝，2011，33（02）：102-107.

[2]常洪超，張玲霞，李振杰，張店油田長裸眼大斜度定向井鉆井液技術[J].鉆井液與完井液，2001（03）：48-51.

[3]李明，金文慶，巨亞鋒，等，橋式偏心分層注水技術在大斜度井上的應用[J].石油機械，2010，38（ 12）：70-72.

[4]趙欽瑞，龍遠強，李興.大斜度分注井測調一體化工藝配套研究與應用[J].復雜油氣藏，2018，11（叭）：83-86.

[5]張鳳輝，薛德棟，楊萬有，等，電纜永置式井下測調技術研究與應用[J].石油機械，2015，43（09）：79-82.

[6]陳朋剛，史鵬濤，邢寬宏.同心可調式配水器的研制與試驗[J].非常規油氣，2017，4（04）：93-96+6.

[7]蔣雨辰.新型直讀式注水流量測調儀研制與應用[J].石油礦場機械，2013，42（06）：52-54.

[8]王旭升，王春生，王朝麗.注水井管柱內測調儀下行阻力計算[J].石油天然氣學報，2012，34（08）：147-149+169.

作者簡介：唐小剛（1985-），男，陜西岐山人，碩士研究生，講師，研究方向：石油與天然氣。