埕岛海上油田分层注水井电动通井打捞技术改进及应用

李　敢（胜利油田采油工艺研究院，山东东营　257000）

埕岛海上油田分层注水井电动通井打捞技术改进及应用

李敢
（胜利油田采油工艺研究院，山东东营257000）

针对井下注水管柱腐蚀结垢现象严重，导致测试过程中出现遇阻、遇卡和仪器落井等问题，研制了电动刮垢通井和打捞技术，该技术集机电一体化于一体，通过测井电缆直接控制电动刮垢或打捞仪下井对井壁进行刮垢清洁或对落井仪器进行打捞，具有刮垢扭矩大、作业效率高、打捞覆盖率大等特点，现场应用4口井，施工成功率100%，取得了良好的应用效果，推动了海上分层注水技术的发展，为油田的稳产和增产提供了一种技术手段。

通井打捞技术；电动；分层注水井；海上油田

埕岛海上油田包括埕岛和新北两个油田，目前处于中高含水开发阶段，可采储量采出程度64.5%，综合含水70.2%［1］。随着注水井生产时间的延长，井下管柱腐蚀结垢现象严重，导致测试过程中出现遇阻、遇卡和仪器落井等问题［2］。目前油田采用的通井工作方式为被动冲击式，主要是利用刮刀的冲击力清除井壁结垢等硬性物质，利用钢丝刷清除井内比较松软的油污或聚合物，实现对井壁结垢的刮除。该方式通井成功率偏低，而且受配水器内径的限制，只能依靠增加通井规质量和改进仪器结构来提高通井成功率，通井过程中易造成垢污的堆积，存在一定的局限性，而且该通井方法无法实现密闭通井，对溢流大的遇阻井无法进行通井。鉴于常规通井工艺存在的问题，为进一步提高通井工艺施工的成功率，减少作业井数，在常规电动刮垢通井技术的基础上设计了钻进式电动通井装置。

1　钻进式电动通井装置

1.1结构

该装置主要由电缆绳帽、扶正器、主防旋器、偏心凸轮轴、直流电机及减速器、电机护筒、钻进钻头组成（图1）。旋转马笼头与电缆连接，内部有可以转动密封塞，防止电缆打扭；扶正器不仅起到扶正的作用，而且能够辅助定卡主体；主防旋器、偏心凸轮轴是定卡的主要部分，固定主体部分防止转动；直流电机及减速器是驱动钻进钻头的动力来源；电机护筒固定电机和保护电机，钻进钻头清除井壁结硬垢和比较松软的油污、管锈或聚合物。

图1　井下钻进式电动刮垢通井装置

1.1.1扶正卡定装置

钻进钻头旋转刮垢时，会产生一个反作用力，钻进式通井装置主体部分就会反向旋转，钻进钻头无法钻进，主体部分必须卡在油管上，钻进钻头才能顺利钻进。

扶正卡定装置的作用是钻进钻头遇到硬垢时有效防止主体部分的转动。当钻进钻头旋转时就会对电机护筒产生反向作用力，电机护筒与偏心凸轮轴同时转动，偏心凸轮轴转动时凸轮将钢球挤向两边，钢球迫使防旋臂撑开，导向轮靠在油管壁上（图2、图3）。防旋臂撑开时导向轮外沿最大直径68 mm。偏心凸轮轴正常情况下，在扭簧的作用下处于关闭状态；偏心凸轮轴转动时撑开，导向轮靠在油管壁上，钻进钻头产生的反作用力越大，导向轮靠在油管壁上力越大，能有效防止主体部分的转动。

图2　扶正定卡装置工作示意图

图3　扶正定卡装置

1.1.2钻进钻头

钻进钻头是清除井壁结硬垢和比较松软的油污、管锈或聚合物的器具。必须满足以下要求：强度高、耐磨，具备钻头钻进的功能和排垢能力。根据以上条件，钻进钻头设计为螺旋式，前端钻唇角为30°，采用硬质合金材料（图4）。

图4　钻进式刮刀

1.1.3驱动系统

由原来的37 W直流电机更换为52 W直流电机，功率提高接近一倍，外径34 mm，转速6 000 r/s。减速器四级减速，外径37 mm，减速比240∶1，将电机输出小扭力通过减速器增大，同时将扭矩增力器传导丝杠由原来的普通丝杠更换为滚珠丝杠，提高了扭矩传递效率，转速更加平稳。

1.1.4地面控制系统

控制系统主要由电源部分、电流电压显示、信号处理电路、单片机系统等部分组成。选择精度相对较高的电子控制系统，通过电缆将地面信号顺利传输到井下，控制井下钻头的工作时间、转速和卡定装置的自如收放（图5）。

图5　控制系统的原理框图

地面供电仪器输出的电压、电流输出范围宽、调整方便，在一固定电压值上稳定。电压输出有正反向选择。

1.2工作原理

电动通井装置的钻头下至遇阻位置后，由地面供电箱通过电缆给钻进通井装置的直流电机供电，直流电机带动钻进钻头旋转，刮削油管壁上的硬性物质及比较松软的油污或聚合物；如果钻进钻头能够顺利刮削，钻进通井装置的主体部分必须卡在油管上不动，否则，钻进钻头旋转时的反作用力，将会造成钻进式通井装置的主体部分旋转，利用扶正器、主防旋臂的卡定作用，即偏心凸轮、钢球、主防旋臂和钻进钻头旋转产生的反作用力，主防旋臂撑开导向轮卡在油管内壁上，钻进通井装置主体部分不会转动，与钻进通井装置连接的上部电缆不会打扭，钻头也能够顺利旋转，利用旋转钻进的力量，将井壁上顽固的油污和结垢进行钻削和刮除。

1.3技术指标

井下仪器技术指标：仪器外径43 mm；供电电压120 V；供电电流0.3～0.9 A；输出转速25 r/min；输出扭矩25 N·m。

地面供电仪器技术参数：输入电压0～220 V，60 Hz；输出电压0～400 V可调；输出电流0～5 A；输出电压正反向可调。

2　电动打捞器

2.1结构及工作原理

电动打捞器结构见图6。当电动打捞器通过铠装钢丝电缆从井口下到井下落物之前，先启动电机旋转，减速器将微电机的高速旋转减速为低速旋转，增加扭力，减速器转出轴带动扭力套筒、丝杠旋转，通过丝杠的旋转运动，变为连接器的上下运动，连接套带动撑杆上下运动，由于撑杆上带有斜面，通过斜面迫使打捞卡爪的收缩与张开。下井时一般先将打捞卡爪收缩，卡爪在张开时靠压簧顶开，当需要收缩时需用电机带动，并抓紧被捞物体。打捞时先将电机反转，使之卡爪张开，使打捞头的圆形面积增大，有利于一次打捞成功。当继续下放打捞器到被打捞物体时，收拢打捞爪，即可将被打捞物抓住，通过地面观查电机电流的变化，便可知道被打捞物是否被捞住。

图6　井下电动打捞器结构示意图

2.2技术特点

（1）下井直径小，打捞时可变大打捞面积，具有很高的成功率；

（2）通过供电电流的变化，可判断是否打捞成功；

（3）如果打捞住被打捞物体时，遇卡严重时，可通过电机反转释放被打捞物，避免造成电缆被拉断事故；

（4）直读可观，提高了工作效率，减少事故；

（5）操作简单方便。

2.3技术参数

最大外径40 mm；最大打捞可变外径52 mm；最大可捞拉力20 kN；安全销剪断力18000 N。

3　现场应用情况

2013年埕岛海上油田共完成测试调配施工42井次，其中4井次测调不成功，3口井因油管内结垢仪器下不到位，因此在洗井船配合井下电动刮垢通井后，成功完成现场测调，1口井因仪器遇卡断脱落井，利用井下电动式打捞器成功打捞井下仪器。

4　结论

（1）通过对电动通井及打捞工艺的改进和完善，解决了大部分测试仪器遇卡落井等问题，实现了通井和打捞技术的自动化作业程度，降低了作业工作量和劳动强度，降低了作业费用和时间，同时也减少了因放压、作业对油层和环境的污染。

（2）电动通井及打捞技术现场应用取得良好的应用效果，推动了海上分层注水技术的发展，为油田的稳产和增产提供了一种技术手段。

［1］王增林，辛林涛，崔玉海，等.埕岛浅海油田注水管柱及配套工艺技术［J］.石油钻采工艺，2001，23（3）：64-67.

［2］王花枝.注水井通井工艺技术应用［J］.内蒙古石油化工，2011，21（9）：109.

［3］孙德荣，谢生泉，杨万峰，等. 注水井通井打捞工艺在孤东油田的应用［J］.油气井测试，2001，5（4）：43-44.

（修改稿收到日期2014-12-15）

〔编辑景暖〕

Improvement and application of electric drifting and fishing technique in separate layer water injection wells of Chengdao Offshore Oilfield

LI Gan
（Research Institute of Oil Production Technology of Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, China）

In view of severe corrosion and scale-building in downhole water injection pipe string, which leads to tight hole, stuck pipe and instrument lost in hole during logging, the electric scale-scraping drifting and fishing technique was developed, which integrates mechanical and electrical instruments, and directly controls the electric scraper and fishing tools to scrape the wellbore or fish the lost instrument through logging wireline; it is characterized by large scraping torque, high operation efficiency and large fishing coverage. It has been used in four wells at site with a success rate of 100%. It works effectively, has promoted the development of separate layer water injection technology in offshore wells and provides a technical means for steady production and increase in production of offshore oilfields.

drifting and fishing technique; electric; separate layer water injection well; offshore oilfield

TE935

B

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0079 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.021

胜利油田公司科技项目“海上注水井一体化测调技术研究”（编号：YKC0905）。

李敢，1964年生。2000年毕业于中国石油大学（华东）化工设备与机械专业，现从事修井与完井技术研究工作。电话:0546-8778564。E-mail：ligan372.slyt@sinopec.com。

引用格式：李敢.埕岛海上油田分层注水井电动通井打捞技术改进及应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（2）：79-81.