同心可调式配水器的研制与试验

陈朋刚，史鹏涛，邢宽宏

(延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000)

同心可调式配水器的研制与试验

陈朋刚，史鹏涛，邢宽宏

(延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000)

针对桥式偏心配水器在大斜度井、深井以及低注入量注水井中应用时测调精度差、效率低、劳动强度高等问题，研制了同心可调式配水器。该配水器与可调水嘴为一体化结构设计，水嘴开度大小可根据配注量连续调节，通过地面可视化直读方式操作井下测调仪与配水器同心定位对接，实现流量测试与调配同步进行，可根据配注量大小实时调整各层注入量的大小，达到了大幅度提高测调精度及测调效率的目的。该配水器在延长油田现场试验 60余口井，最大井深 2126 m，最大井斜 39.3°，试验成功率100%，测调成功率 92%以上，可实现单层配注量在5 m3/d左右的低注入量分层注水井。

同心可调式；配水器；分层注水；测试调配

桥式偏心分注工艺在测调时具有层间相互干扰小的优点，因此该分注工艺在各油田得到了普遍应用[1-3]。但是桥式偏心分注工艺中的堵塞器安装在配水器的一侧，受此偏心结构影响，在进行水嘴投捞时需要精确定位和对接，在大斜度定向井上应用时存在对接成功率低和作业风险大等问题；同时，为了达到地质配注，水嘴需要反复投劳，每次更换完水嘴，需要使用流量计进行水量验证，所以造成工作量非常大，调配效率较低；再加之水嘴开度大小非连续变化等因素，最终调配精度比较差，尤其是在低配注量的分层注水井中无法真正实现精细化注水。因此，针对延长油田注水井大多数为定向井及小层注水量小的特点，延长油田勘探开发技术研究中心设计开发研制了同心可调式配水器。该配水器将可调式水嘴与配水器一体化设计，配套的测调仪器采用地面直读的电缆作业方式在配水器中心通道内完成同心对接调配，根据配注量的大小实时完成各层的流量测调，可大幅度提高测调成功率、效率和精度，提高工艺适用性和技术指标，为在大斜度定向井及低注入量注水井上实现精细分层注水提供了技术保障[4-10]。

1 技术分析

1.1 结构

同心可调式配水器主要由上、下接头、配水主体、单流阀、活动阀芯等组成，结构如图1所示。

1.2 工作原理

在采用同心可调式分注工艺进行分注作业时，先使通信可调式活动水嘴处于完全关闭状态，将管柱下放到设计位置后，再向油管内注水打压让封隔器完全坐封，进而完成分注管柱的施工[11-15]。在进行水量测调时，测调仪器通过电缆下入井中至需要调配的层段，打开井下仪器调节臂并与可调节活动水嘴对接，通过电缆与地面控制系统相连，操作人员通过地面仪器观测流量曲线。根据实时监测到的流量与预设配注量偏差的大小，在调节处理控制单元的控制下，通过“可调水嘴电机”带动可调水嘴转动，从而调节可调水嘴开度的大小，直到达到地质配注量所要求的误差为止，稳定一段时间后即告调节结束。该层调配完成后，再将仪器提出配水器，收起调节臂下放/上提至另一需要调配的层段进行测试和调配，直至所有层段测调完毕，完成全井各层段的测调。

图1 可调式同心配水器结构示意图Fig.1 Structural diagram of concentric adjustable water distributor1-下接头；2-配水主体；3-活动阀芯；4-单流阀；5-上接头；6-防旋管；7-活动阀芯压簧；8-单流阀压簧；9-固定顶丝；10-“O”形胶圈

1.3 主要技术参数

表1 主要技术参数Table 1 Main technical parameters

2 关键技术及技术特点

2.1 调节机构

活动阀芯与配水主体通过配合位置的不同来改变注水量的大小。配水主体设有注水孔，注水孔与配水主体和单流阀的环形空间连通，活动阀芯设计有活动阀片(图2)。阀片与活动阀芯连为一体，通过旋转活动阀芯，用阀片密封注水孔的大小来改变注水量的大小。当阀片与注水孔完全错开时，注水孔露出，注水量最大；当阀片完全盖住注水孔，注水孔被密封住，注水量为零(图3)。

图2 同心可调式配水器调节机构示意图Fig.2 Structural diagram of regulating mechanism of concentric adjustable water distributor

图3 可调式水嘴开关示意图Fig.3 Switch schematic diagram of adjustable nozzle

2.2 技术特点

(1)可调式水嘴开度大小连续可调，有效解决了常规测试技术因采用更换固定水嘴等因素带来的低注入量层位无法准确调配的问题。

(2)井下调节器与配水工作筒的定位对接成功率很高，可解决桥式偏心分注工艺由于堵塞器安装在配水器一侧，而在深井及大斜度井中存在的投捞测试难度大、成功率低的问题。

(3)不再需要进行水嘴投捞工作，有效解决了常规投捞测试工艺需要进行多次反复投捞更换水嘴、反复进行流量计下放和上提验证注入量大小，调配效率低的问题，可极大提高工作效率和大幅降低劳动强度。

(4)井下仪的调节臂可任意打开和收回，仪器可以在井下反复上去工作，一次下井就可以完成全部的测调工作。

3 现场试验情况

为进一步验证同心可调式配水器的科学及合理性，为该技术在延长油田大范围推广奠定基础，根据该工艺在大斜度井及低注入量注水井的优势，特优选了永宁双河区块开展先导试验。

3.1 工区概况

永宁采油厂双河区是以长6油层为主体、多油层叠合的岩性油藏，具有低地层压力、低气油比、低渗、低产等特点，油藏类型为典型的弹性-溶解气驱岩性油藏。针对该油藏的特点，主要开展以“低注水量，温和注水”的模式进行注水，现有注水开发含油面积17.84 km2，水驱动用储量874.36×104t，动用程度53.64%，累计注采比为0.71。通过注采井网及注采层的逐步完善，该油藏注水开发起到一定的效果。但由于射孔层跨度较大，各小层层间矛盾突出的原因，注入水单层突进严重，水驱动用程度一直较低。为进一步改善该区块注水开发效果，自2010年开始对该区块层间矛盾突出的井进行分层注水作业。由于开始采取的是固定水嘴投捞调配工艺，在进行测调时无法精确实现对单层低注入量的调配；因此，为有效解决该区块分层注水面临的实际难题，开展了同心可调式配水工艺的矿场试验。

3.2 关键施工过程及工艺描述

施工工艺采用本文研制的同心可调式配水及其他所需的辅助工具构成分注管柱，该管柱由非金属水力锚、Y341-114型可反洗井封隔器、同心可调配水器、预制工作筒及眼管等组成(具体管柱结构如图4所示)。

图4 同心可调式分注管柱结构图Fig.4 Structural diagram of concentric adjustable separate injection string1-非金属水力锚；2-Y341-114封隔器；3-同心可调配水器；4-预制工作筒；5-单流阀和眼管总成

在进行分注作业施工时，首先按照设计要求将分注管柱结构连接好，同时要求同心可调配水器的活动水嘴在入井前处于关闭状态，为后续打压坐封做好准备。再按照井下作业操作规程将配水器、封隔器等工具下放到预定位置后，从油管内通过液体加压，当压力达到一定数值(3～4 MPa)时，非金属水力锚锚爪张开而锚定于套管内壁上；各级Y341封隔器中的液体通过挤压其胶筒使得各封隔器实现坐封，进而实现各注水层位被隔开。最后利用同心可调配水器相配套的测调仪器与活动水嘴完成中心对接后，将活动水嘴打开，根据配注量的大小完成相应的测调，即可进行正常的分层注水。

3.3 效果分析

截至2016年5月，同心可调式配水器已在延长油田永宁采油厂双河区块现场试验60余口井，获得了翔实的测试资料，为该区块现场应用效果评价提供了数据支持。据统计，实施的60余口井中，最大井深2126 m，最大井斜39.3°，试验成功率100%，一次测调成功率92%以上，分层配注合格率96.5%。与常规钢丝投捞固定水嘴的测调技术相比，由于同心可调配水器为可调水嘴，调配一口井所需时间由常规投捞的2～3 d缩短为4～6 h，对于配注量在5 m3左右的测试误差由原来的30%作业降低为10%以内(具体与常规偏心分注工艺对比见表2)。此外，为了充分说明同心可调式分注工艺在深井、大斜度井及低注入量注水井上的巨大优势，本文特优选了3口典型井进行说明(试验效果见表3)。现场试验结果表明，同心可调式配水器在大斜度井、深井和低注入量注水井中施工成功率高，工作状况良好，可调式活动水嘴在测调时具有时间少、劳动强度低、效率和精度均较高的优点。

表2 同心可调式分注工艺与偏心分注工艺指标对比Table 2 Index comparison of concentric adjustable injection process and eccentric separate injection process

表3 现场试验效果统计表Table 3 Field experiment effect of concentric adjustable water distributor

4 结论

(1)同心可调式配水器可实现流量的连续调节，弥补了传统钢丝投捞工艺采用固定水嘴，多次投捞测调的缺陷，极大地提高了测调效率和精度。

(2)可调式同心配水工艺现场试验效果良好，技术性能可靠，可解决大斜度井、深井的测试调配技术难题，尤其是可以实现低注入量注水井的各层流量测调精度，可极大解决低渗透油藏分注井各小层配注量低而难以实现测调的技术瓶颈。

(3) 现场应用结果表明，本文研制的同心可调式配水器结构设计科学合理，实用性好，可广泛应用到油田的分注工艺上，为进一步提高油田整体精细注水水平提供了技术支撑与保障。

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ResearchandExperimentofConcentricAdjustableWaterDistributor

Chen Penggang, Shi Pengtao, Xing kuanhong

(ResearchCenterofExplorationandDevelopmentTechnology,YanchangOilfieldCo.,Ltd.,Yan＇an,Shaanxi716000,China)

The testing and allocation accuracy and efficiency are low in the application of bridge-type eccentric water distributors in highly deviated well, deep well and low injection water well. The concentric adjustable water distributor has been developed. It’s structurally integrated with adjustable nozzle which is characterized by stepless continuous regulation, the downhole tester can be operated through surface visualized direct reading to be concentrically positioned and connected with water distributor. This technology carries out flow test and allocation simultaneously. Therefore, the testing and allocation accuracy and efficiency are high. The distributor has been applied to mere than 60 wells in Yanchang oilfield, the maximum well depth was 2126m, the maximum de-flection was 39.3°, the test success rate was 100%, the testing and allocation rate was more than 92%, this tchnology can realize single injection allocation quantity about 5m3/d in low injection layering water injection well.

concentric adjustable; distributor; layered water injection; testing and allocation

陈朋刚(1980—)，男，工程师，硕士，主要从事压裂及注水开发研究工作。邮箱：chenpenggang369@163.com.

TE934.1

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