伺服可调找堵水一体化工艺管柱结构与应用

仲福惟

（大庆油田有限公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆163453）①

常规的机械堵水工艺将找水、堵水分开进行，根据生产需要进行调层时，需重新取出堵水管柱，作业工作量大，效率低，施工成本高。为解决这一技术难题，工程技术人员研制了几种找堵水一体化管柱，例如：机械液压调控找堵水工艺管柱［1－2］、电动开关找堵水工艺管柱［3］、桥塞带泵找堵水管柱［4］等。液压调层管柱使用液压组合信号控制多个调层开关器的开关，开关动作不灵活，存在失败的可能且无法修复，出错后即导致整个找堵水施工的失败。电动开关找堵水工艺通过下入电动开关仪辅助滑套进行开关，施工工序复杂、成本较高。上述找堵水一体化工艺还存在找堵水层段数受到限制的缺点。

针对上述问题，大庆油田采油院开发了一种新型的伺服可调找堵水一体化工艺管柱，主要工具为伺服可调开关器。可以在不动生产管柱的情况下，通过控制指定层位伺服可调开关器的开启与关闭，实现任意层段动态找堵水一体化施工。

1 管柱结构及工艺原理

伺服可调找堵水一体化工艺管柱主要由可钻封隔器、伺服可调开关器、插入密封段、丢手接头等组成（如图1）。

1） 工具下入 按设计要求，采用油管逐级投送的方式将可钻封隔器投送到井内预定位置，磁性定位校深无误后，经油管加液压将封隔器坐封、丢手。然后下入带有丢手接头、插入密封段、伺服可调开关器组成的插入密封管柱，完成层段分隔；上提丢手，完成找堵水管柱的下入。最后，下入潜油电泵。

2） 找水及测试 经套管注入液压开关码信号，开启指定层位的伺服可调开关器，并将其开口度调至最大；进行单层生产，地面计量、测试以确定指定层位的产液量和含水。单层测试完成后，关闭该层伺服可调开关器。重复以上步骤即可完成所有层位产液量和含水的测试。

3） 调层及生产 根据测试结果确定堵水层位，关闭高含水层位的伺服可调开关器，开启生产层位的伺服可调开关器，油井进行生产。

2 配套工具结构及工作原理

2.1 伺服可调开关器

主要由开关器、压力传感器、检测电路等组成，结构如图2所示。

工作原理：每个伺服可调开关器具有相互独立的开启和关闭编码信号。当需要关闭或开启井下某一层的伺服可调开关器时，在地面经套管向该井加液压以输入特定的开关码信号，传感器接收信号，当与自身的编码一致时，控制器向开关器发出指令，控制其开启与关闭。该工具具有4个优点：

1） 使用操作简便、安全可靠、大幅缩短了施工周期。

2） 专门设计了增强型的信号检测电路，抗干扰能力及纠错能力强。

3） 液压开关信号共有128种编码方式，可满足目前地质条件下任意层段数的找堵水一体化施工。

4） 根据生产情况可随时对生产层段进行测试和生产层位调整。

主要技术参数：控制压力5MPa，工作压力≤60 MPa，工作温度≤150℃，连续工作时间≥3a。

2.2 可钻封隔器

可钻封隔器是一种管柱投送、液压坐封、双向卡瓦锚定、正转油管丢手、材质可钻的永久式丢手封隔器。主要由密封机构、锚定机构和锁紧机构组成，结构如图3所示。

工作原理：从油管内加液压，可钻封隔器的坐封套推动锁紧机构下行，坐封胶筒与卡瓦，达到封隔油层的目的。上提油管柱至原悬重，正转油管丢手。下入钻铣工具，封隔器即可钻铣解封。

技术参数：承受压差25MPa，耐温120℃，使用寿命6a以上。

3 现场应用效果

从2010年开始，伺服可调找堵水一体化工艺管柱分别在大庆油田、哈萨克、苏丹油田的20口油井上使用。伺服可调开关器工作可靠，管柱施工成功率100%。

以苏丹油田3／7区FE－25井为例，井下分4个层段，施工前采用GN70型电泵生产，日产液量573 036L（3604桶），产油96 831L（609桶），含水83.1%。下入伺服可调找堵水一体化工艺管柱后，在不动管柱的情况下依次打开各层伺服可调开关器，完成了4个层段找水施工，找水测试结果如表1。

在不动管柱的情况下根据测试结果，关闭高含水层Yabus－VI、Samaa I的伺服可调开关器，同时打开 Yabus－IV、Yabus－V层，伺服可调开关器工作安全可靠。施工后日产液、日产油及含水数据如表2，含水大幅下降，调层效果显著。

现场施工表明：新研制的伺服可调找堵水一体化工艺管柱成功率高、环保安全、施工成本低、周期短，为油田后期开发提供了强大的技术支撑。

4 结论

1） 设计了带伺服可调开关器的找堵水一体化工艺管柱，可以在不动管柱情况下实现任意层段动态找、堵水，具有环保安全、施工周期短、成本低、调层成功率高等特点。

2） 目前地质条件下，该工艺可满足任意多层段数的找堵水施工。

3） 每级伺服可调开关器具有相互独立的开关编码信号，且可控制开关孔大小，抗干扰能力强，开关动作灵活可靠。

4） 适用于出砂井，封隔器采用可钻材质，易于钻铣，如果堵水管柱砂埋，可将插入密封管柱起出，再将封隔器钻铣掉，以配合后续各项工艺措施。

［1］Pei Xiaohan，Yang Zhipeng，Ban Li.History and Actuality of Separate Layer Oil Production Technologies in Daqing Oilfield［R］.SPE 100859，2006.

［2］吴圣发，叶金华，陶进清，等.找堵水工艺管柱的研制与应用［J］.江汉石油职工大学学报，2007，20（4）：57－60.

［3］李光前.电控机械找堵水工艺技术研究［J］.石油矿场机械，2010，39（5）：43－45.

［4］高鹰，吴旭光，童广岩，等.DL－V液压调层机械找堵水工艺管柱［J］.石油矿场机械，2004，33（1）：80－82.