耐刺损JKP空心配水器的研制与应用

胡剑，谢文献，刘全国，田冰

(中石化胜利油田分公司胜利采油厂，山东 东营 257200)

耐刺损JKP空心配水器的研制与应用

胡剑，谢文献，刘全国，田冰

(中石化胜利油田分公司胜利采油厂，山东 东营 257200)

针对SC空心配水器在井内因凡尔刺损严重导致空心分层注水管柱失效和洗井短路的问题，对配水器凡尔等关键部件实施了结构改进，成功研制了耐刺损JKP空心配水器，通过室内试验和现场应用，该空心配水器寿命提高，大大延长了空心分层注水管柱有效期。

空心配水器；分层注水；耐刺损；洗井

表1 2015年导致注水井空心配水器失效问题调查

图1 SC空心配水器工作原理示意图

胜坨油田含油层系多，井段长，非均质性严重，因此分层注水是提高胜坨油田采收率的重要手段。目前胜利采油厂共有分层注水井682口，分注率高达50.1%，分层注水工艺有空心分注工艺、同心双管分注工艺、测调一体化工艺，其中空心分层注水井439口，占分注井的65.2%。空心配水器是空心分注工艺的重要组成部分，因此提高空心配水器寿命，延长空心分注管柱有效期十分必要。

1 SC空心配水器的问题及工作原理

对2015年胜利采油厂空心配水器失效问题调查(表1)发现，造成注水井空心配水器失效的主要问题是凡尔刺损和芯子捞不出，其累计比例高达82.7%。

SC空心配水器的工作原理如图1所示，当分层注水管柱停注时，凡尔在弹簧作用下闭合，可以防止地层水进入油管，形成层间窜流；当分层注水管柱正常注水时，注入水通过配水器芯子将压力作用在凡尔端面上，凡尔压缩弹簧，上行开启，此时可进行正常注水。

随着原油的采出量的不断增大，水井的日注水量由平均60m3增加至150m3。由式(1)、(2)计算，配水器出水口水流速度达到0.013m3/s，是配水器设计流速的5倍，配水器结构已经不适宜当前注水量，易发生刺损。

出水阀处水流速度计算公式：

(p1-p2)·S=κ·(χ0-χ)

(1)

(2)

图 2 SC空心配水器出水凡尔结构图

SC空心配水器凡尔没有将出水装置和密封装置分开(图2)，凡尔罩既是出水通道同时又在停注时起密封作用。凡尔的结构设计为面与面接触，密封端面面积为1320mm2，这使得原本就容易刺损的出水处的损坏几率进一步增加，损坏后的凡尔严重影响正常注水，并在停注时导致配水器无法密封。

2 耐刺损JKP空心配水器的研制

图3 改进后配水器密封装置示意图

图4 出水活塞各部件实物图

图5 出水活塞三级密封装置图

通过添加密封盘根，改进凡尔套，形成专门的密封装置(图3)，将出水孔和密封装置分开，减小出水阻力的同时，避免注水过程中密封装置受水流冲刷而损坏。

活塞主要由出水孔保护罩、密封盘根、固定套、调节环以及凡尔套5部分组成(图4)。工作时，凡尔套和固定环组成了由金属和金属接触的第一级密封装置，停注时保证配水器的密封性；同时密封盘根和凡尔套组成了由橡胶和金属接触形成的第二级密封装置，由于胶圈的耐刺性能较金属强，保证了在凡尔套或固定环刺损后配水器的密封性；另外凡尔套上部设计的2级密封圈通过和中心体接触，在保证注水时注入水单向流动的同时，保证配水器的密封性，这是改进后配水器的第三级密封装置(图5)。

由保护罩、密封盘根、固定环、凡尔罩形成的三级密封装置一起组成了出水活塞，实现了密封装置和出水通道的分开设计，这种设计不仅避免注水时密封装置受水流冲击而损坏，减小了水流阻力，同时保证了受水流冲刷部分刺损后配水器的密封性能。

3 室内验证及现场应用

3.1 室内验证

首先出水瞬时流速控制在0.013m3/s以内，试验时间120h(相当于正常注水井单层6个月的注水量)，出水凡尔处刺痕低于0.01mm，未出现出水凡尔密封失效情况。再将出水凡尔制成有一深为0.2mm周缺口(缺口前沿圆角为0.3mm)的出水孔刺损样品，测试其密封性能良好。

3.2 现场应用

2015年4～12月累计在209口井中下入耐刺损JKP空心配水器，共计423套。2015年12月20日对在井内置放半年以上的125套耐刺损JKP空心配水器进行跟踪，发现仅2口井失效，失效率为1.6%。

4 结论

1)针对SC空心配水器存在的问题，研制了耐刺损JKP空心配水器，该空心配水器改进凡尔套，形成专门的密封装置，将出水孔和密封装置分开，减小出水阻力的同时，避免注水过程中密封装置受水流冲刷而损坏。

2)通过室内试验和现场应用发现，耐刺损JKP空心配水器密封性能良好，使用寿命高。

[编辑] 帅群

2016-10-10

胡剑(1988-)，男，工程师，现主要从事油田注水工作，694318160@qq.com。

TE931

A

1673-1409(2017)11-0094-03

[引著格式]胡剑，谢文献，刘全国，等.耐刺损JKP空心配水器的研制与应用[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(11):94～96.