ZKP配水器的研制及试验应用

赵剑锋

引言

注水开发是油田生产的主要方式。由于油层各层系的非均质性，只有采取分层注水方式才能有效提高注水效率。配水器起定量配水作用，空心配水器的发展经历了三个阶段：固定式、活动式和ZJK型。固定式配水器已基本被淘汰。活动式配水器与液压坐封封隔器配套使用时，必须携带死芯子下井，封隔器坐封后，捞出死心子，投入带水嘴的配水芯子，才能转入正常注水，作业工艺比较复杂。ZJK型配水器采用了轨道换向机构，坐封时处于关闭状态，实现封隔器的坐封，因此可直接携带所需水嘴下井。坐封后自动换向，转入正常注水，减少了投捞死芯子的作业工序。

目前在胜利油田，ZJK型配水器仍是主要的空心分注配水工具。随着油田开发进入中后期，注水井中套损套变井增多，部分井产生缩径，对配水器的性能提出了更高的要求。ZJK型配水器经过几年的现场应用，也发现了一些问题。

1.由于各种原因ZJK型配水器有时在井下轨道换向不灵活：

2.由于其直径较大，不适宜在缩径井中应用：

3.配水器芯子密封件在投捞过程中经常脱落，造成再次投送芯子不到位，调配不成功。

为此提出研制一种新型配水器ZKP配水器。该型配水器将会弥补ZJK型配水器在现场应用中出现的不足。

结构组成

ZKP配水器主要由上接头、中心管、压簧、阀体、阀套、密封圈、控制活塞、剪钉、挡环、下接头及芯子总成等零部件组成（见图1）。芯子总成由上压帽、下压帽、中心管、压环及连体密封圈组成（见图2）。

工作原理

配水器按设计要求连接到油管上与封隔器一起下井到位。进行封隔器坐封时，从油管内加液压，液压通过下接头上的传压孔作用到控制活塞上，当压力达到一定值时，剪钉剪断，控制活塞下行。同时液压通过配水器中心管上的注水孔作用在阀套上，其有上行的趋势，但在限位台阶作用下保持不动，在密封圈作用下配水器仍保持密封，从而保证整个管柱的密封性，压力继续升高，当封隔器坐封完成后，卸掉油管压力，阀体与阀套在压缩弹簧作用下下行，注水通道连通。再次油管加压，压力推动阀体，压缩弹簧上行，实现注水。至此，整个管柱坐封注水一次完成。注水过程中，因测试、反洗井等原因停注时，阀体在弹簧力作用下下行，与阀套形成密封，关闭配水器，防止层间串通。

技术参数

与ZJK配水器相比，ZKP配水器内部结构尺寸完全没有改变，也就是说与原有测试调配工艺完全配套，在应用中不会增加额外成本及工作量。

创新点

1.无轨道.免投捞设计

与ZJK配水器相比.ZKP配水器去掉了轨道，增加了控制活塞，完全能够实现原有配水器的功能，且不存在换向问题，使配水器顺利打开，做到坐封时，保证整个管柱的密封性，坐封完成后实现注水，从而提高了配水器的工作可靠性。

2.配水芯子密封件防脱落设计

目前配水芯子是在整体式本体上开有燕尾槽，安装三角圈.与配水器本体形成密封。在投捞过程中，在摩擦及水流的冲刷作用下，芯子胶圈大量脱落。改进后的配水芯子采用分体式，由螺纹连接，芯子胶圈采用连体式，由压帽、压环固定在芯子本体上，完全限制了密封胶圈的自由动作。配水芯子结构改进后，可完全解决芯子胶圈脱落的问题，提高投捞测试成功率。

现场试验

ZKP配水器研制成功以后，共进行了五口井的现场试验。下面结合具体井例，介绍一下操作过程及注意事项。L13-7井完井管柱如图所示，配水器与封隔器及其它工具一起按设计下井，对于液面较深也就是存在负压的注水井，坐封前首先进行反洗井，保证油套连通及平衡，连接管线用泵车从油管加压，封隔器坐封完成后，卸掉油管压力，稳定3-5分钟，再一次从油管加压试注，试注合格交井，若试注不进，进行反洗井操作，使油套压力平衡，配水器弹簧部分释放，连通注水通道，实现注水。最后用流程试注，压力5MPa，流量96m3/d，满足配注要求。

配水芯子现场共应用50余井次，在投捞测试过程中，从打捞上来的配水芯子看，胶圈未有一件脱落，配水芯子胶圈防脱率达到了100%，保证了调配顺利进行，实现了有效分层注水。