老君廟油田分層注水工藝技術研究

岳剛 張啟龍 王麗霞 孫春梅 蘆學銀

摘要：本文詳細介紹了玉門老君廟油田常用的四種分層注水工藝，并針對性進行了注水工藝研究，為精細注水的實施和提高分層注水工藝應用效果提供了技術保證，滿足了油田分層注水的工藝要求。

關鍵詞：老君廟油田;分注工藝;技術研究

老君廟油田是一個有著注水開發歷史60多年的老油田，目前已進入后期高含水開發階段，從油田注水開發來看，采用注水方式補充地層能量發揮著主要作用。為了有效提高精細注水效果，分層注水工藝已被廣泛采用，并取得了積極的效果。目前注水開發采用的分層注水工藝有：地面分注、偏心投撈分注、橋式同心分注、智能分注四種。出于對滿足油田分注工藝的需要，應對分層注水工藝進行深入研究，并對其結構、原理和工藝特點進行探討，以提高分層注水工藝的應用效果。

1.??? 地面分注工藝

在井筒內下入注水封隔器，將注水目的層分為上下兩段，上段油層通過油套環空注水，下段油層通過油管注水（見圖1 所示），各層段注水量可通過地面的井口閥門及電子流量計進行控制。

1.1? 工藝原理

利用壓縮式注水封隔器來封隔目的層，實現分層注水的目的。考慮到地面分注工藝的特點，在油田生產中，應根據水井井身結構特點合理選用地面分注工藝，只要是符合井況條件，均可考慮采取地面分注工藝，發揮地面分注工藝的優點，提高分層注水效果，滿足井下注水需要。

1.2? 工藝特點

（1）???? 操作簡單、施工容易;不用投撈、注入量調配方便。

（2）???? 只能實現兩層分注，且投注后井下封隔器失效后地面不易判斷;

（3）???? 不能洗井，不能實施套管保護。

從目前的實際應用可以看出，該工藝主要是針對注水井的井身結構復雜，難以應用其它分注工藝，只能依靠地面分層注水的方式來實現水驅的目的。所以地面分注工藝的應用范圍相對較窄。

2.??? 偏心投撈分注工藝

主要由采用偏心配水器和擴張式封隔器或壓縮式封隔器等組成。偏心分注管柱主要有注水封隔器、偏心配水器等組成。從目前偏心投撈分注工藝來看，主要分為兩種形式，一種是擴張式封隔器偏心分注管柱，另外一種是壓縮式封隔器偏心分注管柱。

（1）偏心配水器的結構

由工作筒和堵塞器組成，其結構見圖2 所示。

（2）???? 偏心配水器的技術參數，見表1。

（3）???? 偏心分注工藝特點

a、調配工藝復雜，調配時儀器易遇卡、遇阻，投撈次數多、測試工作量大;

b、井深、井斜、水質差情況下，投撈成功率低、費用高;

c、由于投撈調配對井筒狀況的要求很高，一旦管柱有結垢、腐蝕等問題就必須進行檢管作業，作業成本高。

2.1? 擴張式封隔器偏心分注管柱

采用K344擴張式封隔器，主要靠油、套壓差來實現封隔器的坐封，注水量控制是通過采用鋼絲投撈偏心配水器的堵塞器更換水嘴來實現各層的配注。在分注管柱中，封隔器是關鍵部件，主要實現油層分隔，以達到分層注水目的。

2.1.1????? 封隔器結構

K344—114封隔器屬于水力擴張式封隔器，是分注井常用的一種注水工具。主要由上接頭、密封圈、膠筒座、硫化芯子、膠筒、中心管、濾網罩、下接頭等組成。其結構如圖3 所示。

2.1.2????? 工作原理

坐封：在油管內加液壓，當內外壓差達到0.5-0.7Mpa時，封隔器膠筒脹開，密封油套環形空間。

解封：泄掉油管內壓力，膠筒即收回解封。

2.1.3????? 技術參數。見表2 所示。

（1）???? 結構簡單，坐封、解封可靠;

（2）???? 坐封壓力低，承壓高;

（3）???? 與偏心配水器配合使用組成的注水管柱，不需坐封，注水時自動坐封，操作簡單;

（4）???? 遇反洗不能解封時，可上提解封，管柱不易被卡在井里。

2.2? 壓縮式封隔器偏心分注管柱

采用液壓坐封封隔器，將注水層按分注要求分開，采用鋼絲投撈堵塞器更換水嘴的方式來實現分層調配。

2.2.1????? 封隔器結構

Y341—114封隔器屬于壓縮式封隔器，主要有由上接頭、密封圈、洗井閥、頂套、外中心管、內中心管、膠筒、隔環、密封環、防座剪釘、卡瓦座、卡瓦、鎖套、解封套、活塞、連接頭、下接頭等組成。其結構見圖4 所示。

2.2.2????? 工作原理

坐封：封隔器下至預定位置后，從油管內加液壓，活塞上行壓縮膠筒，使膠筒直徑變大，封隔油套環型空間，完成坐封。

解封：上提管柱，膠筒收回即可解封。

2.2.3????? 技術參數。見表3 所示.

2.2.4????? Y341封隔器性能特點：

（1）???? 結構簡單，密封可靠，承壓能力高;

（2）???? 解封后不能重復坐封。

（3）???? 銷釘解斷力較高，達到8-10噸，可能會造成封隔器不解封，膠筒損壞。

3.??? 橋式同心分注工藝

3.1? 工藝原理

橋式同心配水器與分注管柱一起下入井筒內，內裝有可調水嘴，測調儀由電纜下入到分注管柱內，與配水器工作筒對接，由地面控制器通過電纜獲取井下測調壓力、流量數據，并對測調儀實時控制，在地面直讀實現流量測調。

3.2? 管柱結構

管柱結構形式：水力錨+Y341注水封隔器+ 橋式同心配水器+球座+篩管+絲堵。

3.2.1????? 橋式同心配水器結構

由上接頭、護筒、防轉定位機構、水嘴、主體、下接頭等組成。其結構見圖 5所示。

3.2.2????? 橋式同心配水器技術參數，見表4 所示。

3.3? 工藝特點

（1）???? 可以實施兩級或三級以上分注，可以定期洗井，可以任意調配更換水咀，管理方便。

（2）???? 為防止水井結垢必須定期洗井，必須使用專用調配工具，調配工作量大，生產管理難度大。

4.??? 智能分注工藝

4.1? 工藝原理

采用互聯網技術與人工智能技術集合為一體，實現井下、地面、控制室三方面的協調通訊與控制，無需鋼絲、電纜作業，無需其它設備和人員，調節控制各層注水參數，提高測調效率，滿足注水井智能分注的工藝需求。

4.2? 工藝管柱

主要由注水封隔器、智能配水器、單流閥、絲堵等組成，管柱結構見圖7所示。

4.3? 工藝系統構成

智能分層注水系統由遠程智能控制系統、地面控制系統、井下控制系統三個部分組成。

4.3.1????? 遠程控制系統

主要由互聯網、基地計算機網絡系統、通訊網絡系統組成，主要功能是采集井下數據后通過網絡傳送到客戶終端，完成雙向通訊，實現對遠程數據的接收和控制。

4.3.2????? 地面控制系統

地面控制系統由控制電路、電動調節閥、電子流量計、電子壓力計、電動排空閥等集成構成。其功能是井口控制指令接收與執行以及井口（井下）流量、壓力數據采集與傳送。

4.3.3????? 井下控制系統

其結構主要由水嘴、控制供電系統、智能控制電路系統與處理軟件系統、工作狀態定位系統、電子壓力計、電動可調水嘴和機械過濾器等構成。智能配水器是實現井下分層注水的關鍵部件。

4.4? 工藝特點

（1）???? 可以實現按需配水，精細分注，大大降低測調難度，無需現場作業人員操作，自動完成測調，降低作業成本;

（2）???? 井口流程及井下管串結構簡單、施工方便、風險小，適合在中淺層油田注水井推廣;

（3）???? 應用表明，該技術在斜井、水平井中的應用明顯優于傳統注水技術，具有較強的適應性。

5.??? 結論

（1）???? 上述四種分層注水工藝已成為注水開發過程中應用成熟的有效注水手段，目前在老君廟油田都有不同規模的應用。

（2）???? 分層注水是保證精細注水和有效注水的關鍵，也是取得水驅效果的重要手段。因此，應對不同分層注水工藝有全面、深入的認識和了解，根據注水井的具體工況，正確選擇應用不同的工藝手段，以滿足油田主水開發生產實際和注水工藝需要，達到預期的注水效果。

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