新型直读式注水流量测调仪研制与应用

蒋雨辰

（东北石油大学，黑龙江 大庆163318）①

目前，大庆油田水驱开发面临着2个问题：

1） 分注井数增长速度较快。从2001年的11 693口已增加到2012－10的 20 789口，增长了77.8%。测调工作量大而人员不足。

2） 注水合格率下降速度较快。对273口井连续测试，注水合格率在第4个月时已降至62.1%，有必要缩短测调周期［1－3］。

近几年发展了直读式高效测调工艺，测调时间缩短至2～3d，测调效率提高近1倍，已成功应用3 000多井次，为解决测试工作量大幅增加、测试队伍无法满足现场需求的矛盾提供了有力的技术支持［4－5］。但测调仪存在下不去、上提遇阻而损坏电缆、测试精度低、测调周期长等问题。因此，有必要对测试仪的结构进行改进。

1 存在问题及改进方案

测调工艺使用的直读式注水流量测调仪采用单支电磁流量计、2道密封盘根、集流测试方式。由于油管壁结垢，在测试过程中存在部分层段下不去或上提时遇阻的现象；当仪器遇卡后电缆剪断困难，导致电缆损坏。因此，在一定程度上制约了该技术的规模化推广应用。对该直读式注水流量测调仪进行了改进，即在原有的基础上增加1支电磁流量计，利用2支电磁流量计测量的差值获得单层注入量；取消密封盘根，实现了非集流单层测试功能；设计可抽头电缆头，当仪器遇卡后可将电缆安全起出，避免损坏。通过改进，使直读式注水测调仪更有利于规模推广应用。

2 直读式注水流量测调仪的改进

2.1 电缆头结构

原电缆头未设计遇阻后自动脱开机构，仪器遇阻后只能上提电缆，护套电缆极易损坏。为保护电缆，对电缆头结构进行了改进（如图1）。当上提力达到额定张力（140～150kN）时，不锈钢护套电缆通过子、母夹紧头过载可自动脱开，起到保护护套电缆的目的，便于对直读式注水流量测调仪的顺利打捞。

新电缆头装配简单、快捷，采用无外露螺钉结构，解决了原电缆头外露螺钉脱落的难题，实用性、安全性强。

图1 新型直读式注水流量测调仪前端电缆头结构

2.2 流量计数量

针对原直读式注水流量测调仪局部直径大、在使用过程中外露密封材料易损坏、井下易遇阻的问题，采用了上、下电磁流量计的结构设计，取消密封盘根，增强了仪器的通过性能和防卡性能（如图2）。测调时，将直读式注水流量测调仪坐入桥式偏心配水器内即可与可调堵塞器对接，此时上电磁流量计位于桥式偏心配水器上部，下电磁流量计位于桥式偏心配水器下部。2支流量计的测量差值即为当前层位的单层流量。据此进行流量的调节，同时还可监测到桥式偏心配水器下部各层段调配时的流量变化，使调配更快速。

由于采用非集流测试方式，可适用于普通偏心配水器，具有更广的适用范围。

图2 上下双流量计新型直读式注水流量测调仪实物

2.3 调节臂与扶正臂结构

原直读式注水流量测调仪无法实现在油管内任意位置测试流量，采用钢丝控制方式实现调节臂的弹开和收拢，动作可靠性较差。同时，对接状态及可调堵塞器开度无法判断，在较大程度上影响了该技术的测调效率。因此，进行3方面改进：

1） 在井下测调仪上设计有扶正臂，与调节臂成对使用，使测调仪在油管中任意位置都能扶正居中，从而保证流量测试的准确性。

2） 调节臂利用凸轮支点使得调节臂弹开或收拢，收放快速有效；保证电机与调整头之间的有效传动，使对接后的可调堵塞器连续可调。

3） 通过位置传感器来确定可调堵塞器的旋转圈数、调节臂的弹开及收拢、调节臂与可调堵塞器是否对接。

3 技术参数

仪器外径 42mm

仪器长度 2 400mm

流量计数量 2支

流量测量范围 5～200m3／d

流量测量精度 ±3.0%

压力测量范围 0～40MPa

压力测量精度 ±0.2‰

电机转速 1.5r／min

额定转矩 8N·m

井下仪器工作温度 0～85℃

4 现场应用

新型直读式注水流量测调仪在大庆油田进行了70井次现场试验，工艺成功率100%，平均测调时间由4.2d缩短至2.8d。

由流量测试曲线（如图3）可以看到：流量计在通过双导向偏心配水器时可以产生很明显的流量台阶，说明双导向偏心配水封隔器在流量计通过时，能够建立稳定的流量测试系统。流量计能够准确地记录当前各层段的注水量（如表1）。在测试过程中通过1次投捞，即可以得到全井所有层段的流量测试数据，降低了劳动强度，缩短了测试周期。

图3 高113－48井流量测试曲线

表1 高113－48井各层流量测试数据

从现场应用情况可以看出：新型直读式注水流量测调仪在流量资料的录取和流量调配的过程中减少了投捞的次数，使全井的测调效率得到显著提高。从流量测试数据可以看出：全井单层误差最大值为16.67%，最小值为0，单层平均差值为2m3／d，全井注水误差为0.27%。达到了配注方案的要求。

5 结论

1） 新型直读式注水流量测调仪采用双流量计、无密封圈的结构设计，克服了原测调仪必须坐封才能测试流量的不足，并解决了测试时遇阻的问题，在常规偏心配水器及桥式偏心配水器上均可适用。

2） 调节臂机构利用凸轮支点使调节臂弹开或收拢，收放快速、有效。

3） 测调仪采用了多个位置传感器，可以实时地反馈测调仪的工作状态，包括角度、收拢、弹开、对接等，使测调工作能更准确、快捷、有效地进行。

4） 新型直读式注水流量测调仪的开发和应用，使得测调联动技术具有更好的适应性，是对高效测调技术的发展和完善。

［1］徐国民，苗丰裕.注水井高效测调技术的研究与应用［J］.科学技术与工程，2011，11（5）：958－963.

［2］刘 合，闰建文，薛凤云，等.大庆油田特高含水期采油工程研究现状及发展方向［J］.大庆石油地质与开发，2004，23（6）：65－67.

［3］刚振宝，卫秀芬.大庆油田机械分层注水技术回顾与展望［J］.特种油气藏，2006，13（5）：5－7.

［4］刘 合.加速科技创新突破技术瓶颈为大庆油田可持续发展提供采油工程技术支撑［J］.大庆石油地质与开发，2006，25（1）：23－27.

［5］王子建，于九政，晏耿成，等.新型免投捞堵塞器设计与试验研究［J］.石油矿场机械，2012，41（10）：33－36.