一种新型水平井分注工艺的研究

张斌 (吉林油田公司油气工程研究院,吉林 松原 138000)

1 水平井分注水技术的意义及概况

1.1 水平井分注的意义

水平井分注的意义主要表现在：

1.1.1 水平井注水是水平井开发区块稳产的基础；同层段的水平井，分注可解决层内非均质影响

1.1.2 水平井注水可产生丰富的热裂缝，可形成较好的吸水剖面。

1.1.3 水平井注水可增大注入量，提高驱油效率及产量。

1.1.4 水平井注水其注水前缘近似为线驱动，具有很好的稳定性。

1.2 水平井分注技术概况

目前与水平井智能分注技术相近的工艺主要有边测边调技术、在线监测技术、井下压控开关配水技术，而水平井分注技术仅能完成三段分注。

1.2.1 智能测调联作技术：井下测试仪器和地面监测设备采用电缆联接，实现信号实时采集、分时传输。继承了常规偏心注水工艺技术特点，实现了连续可调水嘴、测试数据实时直读、边测边调。

1.2.2 智能配水工艺技术：将多信息测试与流量控制结合成统一整体置于井下，长期自动对各分注层段的工作状况进行监控，在自定义的调配周期内进行流量调配。

1.2.3 压控开关配水技术：压控开关的核心是利用机电一体化及压力传感器接收技术，完成注水井井下各层注水量的测量，根据各层的配注要求，调节各层的注入量。

由上可见，因为水平井井身结构的特殊性，常规分注与测调工艺的局限性，制约了水平井产能的发挥，限制了测调效率的提高，针对技术需求有必要开展新型分注技术研究。

通过此技术研究可实现水平井多段智能分注，提高对水平井各段的精细认识，进而实施多段有效分注，提高最终采收率。

2 新型水平井分注工艺

2.1 新型水平井分注工艺的管柱设计

此工艺借助传输电缆将地面测控仪与井下智能配水器连接，实现井下各分注段的数据录取及反馈控制；智能配水器集成测试工具与可调水嘴，实现有线监测控制；分注管柱通过逐级解封与液压扶正保证密封与解封稳定可靠。

管柱组成：地面测控仪负责信息接收与指令下达，智能配水器、逐级解封封隔器、液压扶正器形成井下封隔测控系统，单芯电缆、电缆保护卡与各端口密封接头形成信息与动力传输机构。

技术特点：能够满足水平井三段以上分注需求；扶正居中与逐级解封保证多级分注密封可靠不卡井；无需下入测试工具既可测调各段注水量并可自验封。

2.2 水平井封隔器的设计

在Y341封隔器的基础上设计水平井液压逐级解封封隔器，可实现多级稳定坐封、安全解封。

结构组成：主要由上接头、密封部分、坐封机构、解封机构、下接头组成。

工作原理：从中心管内缓慢打压，压力达到12MPa时停泵憋压5分钟，之后继续缓慢加压至18MPa停压，完成坐封。上提管柱后上接头、内心管及下接头上行，拉动解封机构动作解卡；与此同时，释放机构动作也完成，封隔器解封。

技术参数：长度1214mm、最大外径￠100mm、最小内径￠50mm、坐封压力18MPa、适应井温≤120℃、解封载荷20kN-30kN。

2.3 水平井扶正器的设计

针对水平段因重力作用会造成封隔器胶筒不居中，导致水平段密封不严、分注失效，设计了一种可重复坐封的液压扶正器。

结构组成：主要由上接头、中心管、进液密封机构、扶正机构及下接头组成。

工作原理：液体通过上接头单流阀进入，扶正块伸出扶正体，达到扩张扶正。上提上接头后，内部压力通过上钢套上端水孔排出，扶正块失去扩张支撑而复位。铝合金扶正块可实现强制解除扶正。液压通过中心管下端水孔进入复位液缸，使扶正体及坐封液缸复位，继续加压可使扶正块再次伸出工作。

技术参数：长度580mm、最大外径￠100mm、最小内径￠40mm、坐封压力10MPa、解封载荷10kN、工作温度≤120°C。

2.4 水平井分注配水器的设计

将分注所需的参数监测部件高度集成在分注配水器内，通过传输电缆连接地面测控仪与配水器，实现信息与动力传输，突破分注段数限制。

结构组成：主要由上接头、控制电路板、验封压力计、温度传感器、流量计、可调水嘴、下接头组成。

工作原理：水平井分注配水器集成压力、温度、流量监测工具与可调水嘴，借助传输电缆连接井下智能配水器与地面测控仪，实现井下各分注段相关数据的录取、解析与水量控制。可调水嘴的陶瓷活塞上部为密封腔体，不受压力作用；连杆两端受力面积完全相同，活塞在井下的开启和关闭不受井下高压的影响，传动机构靠位移传感器测量水嘴开度大小。在验封压力计短节上装有管内压力传感器和管外压力传感器，当可调水嘴完全关闭后，通过测量管柱的内外压差实现自动验封。

技术参数：压力测量范围0-60MPa，精度0.1%；温度测量范围-40-150℃，精度±0.5℃。

3 结语

3.1 该封隔器可逐级解封，并具有锁紧机构，同时改进了解封释放机构，具有坐封稳定、解封可靠的优点，能有效解决水平段分注出现的密封不严、解封载荷大的问题。

3.2 该扶正器采用隐藏式扶正块，具有可重复扶正、可强制解封的特点，能够有效解决水平段扶正的问题。

3.3 该配水器通过测调装置一体化设计，实现了免工具实时测试与配注，极大的提高了测调效率。

[1]孟庆学.油管扶正器的应用[J].石油机械，2007,36(6).