偏心分層注水井一體化驗封測調工具研制

王 超

(1.大慶油田有限責任公司 采油工程研究院，黑龍江 大慶 163453；2.黑龍江省油氣藏增產增注重點實驗室，黑龍江 大慶 163453)

大慶油田分層注水是水驅開發的根本[1-2]。長垣老區已進入雙特高開采期，層間、層內和平面矛盾更加突出；外圍油田產量遞減快，動用程度低[3-5]。采用常規分層注水工藝技術已不能實現對剩余儲量的有效挖潛，迫切需要發展精細分層注水工藝技術。

油田先后開發應用了電動測調、電動驗封等技術[6-15]，大幅度提高了測試效率。但是，電動測調和電動驗封均屬于獨立技術，測試時需要操作人員分別使用測調、驗封儀器進行多次起下操作，增加了儀器成本、人工成本和測試車輛費用。為了進一步提高測試效率、降低投入、增強對地層特性的認識，研制了一體化驗封測調工具，由驗封測調一體儀和地面控制系統組成。本文介紹了該工具的結構、原理和應用情況。

1 驗封測調一體儀

1.1 結構組成

驗封測調一體儀主要由電纜頭、上流量計組件、電機、調節組件、電機傳感器組件、密封段組件、支撐導向組件、下流量計組件(可拆卸)等組成，如圖1所示。

1—電纜頭；2—上流量計組件；3—電機；4—調節組件；5—電機傳感器組件；6—密封段組件；7—支撐爪；8—支撐導向組件；9—下流量計組件(可拆卸)；10—導向爪；11—調節臂。

1.2 技術原理

驗封測調一體儀主要實現油管壓力、溫度、流量等信號的采集處理、單芯電纜通訊等功能。在測調狀態下，控制調節組件上的調節臂張開，密封段組件的膠筒和支撐導向組件的支撐爪處于收攏狀態，下放儀器使得調節組件的調節臂與井下配水器上的堵塞器對接后，即可實現分層注水量的測調功能；在驗封狀態下，調節組件的調節臂處于收攏狀態，控制支撐導向組件上的支撐爪張開，下放儀器使得支撐導向組件的支撐爪與井下配水器定位臺階配合后，控制密封段組件的膠筒脹封，即可實現本級封隔器的驗封功能。

1.3 技術參數

最大外徑

?44 mm

長度

<2 200 mm(單流量，含電纜頭)

<2 500 mm(雙流量，含電纜頭)

流量測量范圍

2～300 m3/d

流量測量精度

±2.0% F·S

壓力測量范圍

0～60 MPa

壓力測量精度

±0.2% F·S

密封膠筒使用壽命

可反復驗封10層次以上

適用范圍 偏心分層注水工藝管柱直讀式測調、驗封

其他性能 調節臂能與主流堵塞器可靠的對接和調節

儀器測調具有正反雙導向功能

1.4 技術特點

1) 驗封測調一體儀設計有配套接口，可安裝下流量計組件(可隨時拆卸)，實現雙流量測調功能。

2) 驗封測調一體儀調節臂配有不同規格的調節頭，能與大慶油田的主流堵塞器可靠的對接和調節。調節頭可根據需要由現場操作人員進行更換。

3) 驗封測調一體儀上同時布置有測調短節和驗封短節，使得儀器同時具有測調功能和驗封功能，2個功能依靠不同部件組合實現，互不影響。

4) 驗封測調一體儀可錄取注水層段的地層壓力、油管壓力、流量、溫度等數據，控制軟件可實現儀器的參數設置、驗封電機和測調電機的控制、測試數據處理，能輸出合格測調和驗封卡片，滿足資料解析要求。

5) 驗封測調一體儀具有安全保護功能，電機過載或過流時斷電。

2 地面控制系統

地面控制系統與驗封測調一體儀配套使用，包含地面測控儀和PC測調軟件2部分。地面測控儀為井下用電設備提供可靠電源，具備控制功能。配套的PC測調軟件需要在Windows XP操作系統以上的計算機上運行，能夠實現對驗封測調一體儀的控制、數據采集、保存、顯示及打印功能；控制程序在地面終端顯示屏上應實時反饋井下數據、工作參數曲線，包括電壓、電流、溫度、油管壓力、地層壓力、實時流量、水嘴開度、密封膠筒坐封與解封過程中工作狀態指示、支撐臂對接指示、調節臂對接指示、導向爪開啟狀態等信息，真實準確。

3 施工工藝

1) 地面調試。安裝井口防噴管及滑輪，測試調節臂收放及密封段脹封功能是否正常。

2) 儀器下井。通過電纜攜帶驗封測調一體儀下入到井下最下一層配水器上方。

3) 檢測流量。將儀器從最下層配水器逐級上提，在每層配水器停留3～5 min，測試數據，形成測試成果表。

4) 調節流量。將測試成果表與各層配水量對比，儀器下至不滿足配注層段的配水器上方，打開調節臂，繼續下入至配水器中與堵塞器對接，調節流量至合格。

5) 驗封封隔器。將儀器下至最下層封隔器中，地面發送指令，脹封膠筒，井口控制注水閥“開-關-開”動作，每個動作穩壓3～5 min，根據曲線判斷封隔器密封情況。

6) 驗封其余層段封隔器。上提至上一層配水器中，重復步驟5，完成全部層段驗封后，起出儀器，卸掉防噴管，井口恢復正常注水。

4 現場試驗

一體化驗封測調工具在大慶油田現場試驗248井次，一次測調成功率達92.2%，實現了儀器一次下井，完成驗封及流量測試調配。本文以B井為例進行分析。B井的井況參數如表1所示。

表1 B井井況參數

4.1 驗封成果分析

根據管柱深度，將驗封測調一體儀下到最下一級配水器上方，通過地面控制系統得到驗封曲線如圖2，曲線分析為P1層疑似不封；P3層、P2層上方封隔器均驗封。

圖2 B井一次驗封曲線

對P1層進行解堵后，再次下入儀器，得到第2次驗封曲線如圖3，P3層、P2層、P1層均測得典型的驗封曲線，封隔器是驗封的。證明儀器重復性較好。

圖3 B井二次驗封曲線

4.2 測試成果分析

下放驗封測調一體儀并坐到配水器上方，與水嘴調節機構進行對接，點擊“調大”、“調小”按鈕，進行水量調節，得到測試曲線如圖4。分析曲線為：從左至右依次為P3、P2、P1層，視流量依次為：11、20、48 m3/d。按照遞減法，各層吸水量分別為：11、9、28 m3/d。測調流量在合理范圍內。

圖4 B井測試流量曲線

5 結論

1) 一體化驗封測調工具突破了測試效率受小卡距和分層段數的限制、細分井測調難度大、測試時間長的問題。針對特定層段，可實現小卡距雙導向直讀，提高了測試效率。

2) 該工具實現了一次下井，完成測調和驗封工作。這2項功能獨立進行、互不干擾，提高了工作效率。

3) 測調功能和驗封功能組合，降低了油田儀器購置成本。起下儀器次數少，減少了測試車輛燃油費用和電纜磨損，大幅降低了油田水井測試成本，實現了降本增效。