电控机械找堵水工艺技术研究

李光前

(中国石油集团长城钻探工程有限公司 工程技术研究院,辽宁 盘锦 124010)

电控机械找堵水工艺技术研究

李光前

(中国石油集团长城钻探工程有限公司 工程技术研究院,辽宁 盘锦 124010)

在油田开发的中后期,底水锥进、油层水淹造成油井含水高,产量降低,甚至停产。传统的机械找堵水工艺需要 2～3次管柱,靠液压调层,受井内压力影响大,成功率低。电控机械找堵水工艺技术吸取了传统机械找堵水工艺的优点,研制了电控找堵水开关和电缆脱接器,使用一次管柱,电缆和井下工具可以随时对接和丢开,大大提高了找堵水的可靠性和成功率。

油井;堵水;电动开关;电缆脱接器

Abstract:The oil field development will be obstructed by bottom water coning and water flooding in the inter mediary and later stage.It results high water cut,low produce orwell shut in.Traditional mechanicalwater detection and shutoff techniques need two or three trips,change layer by hydraulic pressure,so it is affected by the well pressure.The electrical-mechanical water detection and shut off technique use one trip.The hole tools are controlled by electric.The wireline can joint and divide at any time.It can develop the success rate and dependability ofwater detection and shut off.

Key words:oilwell;water shut off;electrical s witch;cable connecting tripping device

传统机械找堵水工艺靠液压控制找堵水开关状态,受井底压力影响大,开关的状态不容易判断。针对以上问题,笔者结合传统机械找堵水工艺技术,设计了电控找堵水开关和电缆脱接器等一系列工具,提出了电控机械找堵水工艺技术。电控机械找堵水技术只需一次管柱,可以在不停泵正常生产的情况下进行井下调层,井下开关的状态随时可以查询,结合编制的计算机软件,操作简单、方便、直观,工具的多线冗余设计为以后的功能扩充提供了接口。

1 工作原理

下入找堵水管柱,自下而上结构为:倒锥丝堵 +尾管 +电动开关 +封隔器 +筛管 +电缆脱接器下接头 +电缆脱节器释放接头 +筛管密封外筒 +丢手 +磁定位短节 +油管,应用磁定位确定工具在井内的位置。通过油管加压坐封封隔器,投球加压,完成丢手,起管柱提出筛管密封外筒和丢手上接头,坐双管井口。下抽油泵,再下入另一油管,深度超过抽油泵深度,安装井口完井。

从空油管内下入控制连接管柱,自下而上结构为:倒锥 +加重短节 +电缆脱接器上接头 +加重杆+电缆,当下至电缆脱接器下接头处时,轻探下接头完成电缆脱接器的对接。使用地面计算机和配套软件进行连接检验,检验合格后,使用计算机控制软件打开 1个产层的电动开关,关闭其他层的电动开关,通过对抽油泵井口出液取样,判断产层是否为出水层。按以上操作,依次检验各产层的出水情况。

完成找水操作后,将所有的出水层的电动开关关闭,将油层的开关打开,完成堵水操作。

上提电缆,当电缆脱接器上接头提至释放接头处时,电缆脱接器上下接头脱开,继续上提电缆取出井下工具,完成施工。施工管柱如图1。

图1 施工管柱结构

2 井下主要部件结构

2.1 电动开关

电动开关包括电动机,电控单元,单向球阀,密封滑套等,如图2。

电动开关之间采用总线结构进行连接,各开关通过电控单元实现与地面计算机的通信,电缆采用2线电缆,通过电控单元的解码实现对地面计算机发出指令的辨别。通过位置传感器可以确定开关滑套的具体位置,从而判断开关状态的具体情况。

2.2 封隔器

封隔器采用带有卡瓦和自验封功能的过电缆封隔器,目前市场上有多种具有此功能的封隔器,技术也比较成熟,性能优良。

2.3 电缆脱接器

电缆脱接器是最关键的部件,要求下得去,接得牢,绝缘好,脱得开,起得出。虽然在本工艺中只需2根电缆就能满足要求,但是为了以后的功能扩展,将电缆脱接器设计成 8线接头,以后可以方便进行扩展。电缆脱接器包括上接头、下接头和释放接头 3部分,如图3～6。

图2 电动开关结构

图3 电缆脱接器上接头

图4 电缆脱节器下接头井下连接示意

图5 电缆脱接器下接头

将上接头的插头上部分使用绝缘树脂进行包裹,与下接头的橡胶密封塞配合,可以实现对接后良好的绝缘。下接头的导向槽可以引导上接头插头顺利进入插孔,完成对接。自锁装置保证在对接完毕后,上下接头不会分开。当作业完成后,上提电缆,当释放块经过释放接头时,自锁机构被释放,上下接头分开。

图6 电缆脱接器释放接头

3 地面部分

地面部分主要包括电缆绞车、电源、电控设备和控制软件等。

3.1 电源和电控设备

考虑安全因素和井下工具的实际功率,采用 24 V直流稳压电源。在计算机软件的控制下,电控设备与井下工具的电控单元进行通信。井下电控单元处理信息的流程如图7。

图7 井下电控单元处理信息流程

3.2 控制软件

控制软件用来控制井下找堵水开关的动作和查看井下开关的状态。将以前繁琐的开泵、打压等工作简化为计算机上的鼠标的点击,大大减少了劳动强度,提高了工作效率。通过网络控制器将各井电控设备相连,还可以实现油井的集中控制。

4 工程应用

由于从油套环空下电缆,经常发生仪器遇阻、遇卡和电缆缠绕油管柱等故障。例如,前苏联下井下仪器时电缆缠绕油管及仪器掉入井内的事故率高达25%～30%;大庆油田应用录井钢丝起下井下仪器,缠绕率为 20%,用电缆起下下井仪器缠绕率为 15%～20%[1]。为提高施工的成功率,防止电缆遇卡、缠绕油管等事故的发生,采用双油管和双管井口完井的方式。用一套油管下泵,另一套油管用来下电缆,这样可以有效地避免电缆缠绕事故的发生。还可以进行洗井和冲砂作业[2]。

辽河油田锦 2区 14-7431井在 2008年初含水由 10%突然上升到 100%,按地质方案要求分三级三层找堵水。下入找堵水管柱,封隔器位置分别为:1 341.21、1 355.18、1 364.5 m。电缆脱接器下深为1 339.92 m。加压坐封封隔器后,投球、丢手,起出油管和丢手头。坐双管井口,下抽油泵至 1 290 m,再下光油管至 1 298.8 m,装好井口采油树。从光油管内下入控制连接管柱,完成电缆脱接器对接后,由地面计算机控制,按照从下往上的顺序依次进行找水,各产层数据如表1。

表1 各产层生产数据

由生产数据分析为中间层出水,使用计算机控制软件,将中间层开关关闭,将上、下 2层开关打开,结果日产液 15.8 m3,含水 9%。上提电缆,起出控制连接管柱,完成施工。目前,该井仍然在正常生产中。

5 结论

1) 电控机械找堵水工艺技术可以完成找堵水施工,采用电动开关,换层方便。

2) 该技术适用于各种出水井的找堵水施工,还可以用来实现分层求产试油等工艺。

3) 通过网络技术,可以实现油井的网络集中控制,实现油田数字化管理。

[1] 王 乾.环空测试中电缆缠绕油管的分析与排除[J].测井技术,1993,17(3):233-238.

[2] 孙毓渑,陆重业,姚 敏.双管采油井口装置概述[J].石油矿场机械,1992,21(3):33-38.

Study of Electrical-mechanical Water Detection and ShutOff Technique

LI Guang-qian
(Engineering Technology Research Institute,Greatwall Drilling Com pany of CNPC,Panjin124010,China)

TE934.1

B

1001-3482(2010)05-0043-03

2009-10-26

李光前 (1979-),男,河北乐亭人,2002年毕业于西南石油学院,现从事采油新技术的研究工作,E-mail:lgq-2@tom.com。