水井测试之通井系列工具设计及应用

潘晓明 邢印庆 许建辉

摘要：随着我国的科技发展十分迅速，在石油测井中，完成测试成功的第一目标是保证测试仪器能够顺利到达测试测量井段。原有的技术是采用快速起下加重，通过重力方法进行通井。但由于井下遇阻原因很多，大多不能成功，不但延缓了作业速度，影响水井的正常生产，无法保证测试仪器测试成功，还容易导致水井作业不成功交大修或者报废，减少注水井点，破坏注采平衡。

关键词：通井;空心通井器;冲击钻式通井器;斜井自动滚轮式通井器;井下仪器偏心孔刮通器

引言

目前，油田开发进入特高含水期，分层注水是挖掘剩余油潜力，提高采收率的主要办法之一。但是在最近几年的水井测试工作中，测试仪器遇阻遇卡的现象越来越多，严重影响了水井分层测试工作的开展。经过技术攻关和创新，对通井工艺进行设计加工，形成常规通井和钻进式通井两种技术，完全满足油田的生产需要。

1分层流量测试

油田分层注水井主要采用偏心注水管柱和空心注水管柱，少数为固定注水管柱。1992年以前，分层测试主要应用投球测试和井下浮子式流量计测试;随油田开发对有效注水工作要求的变化，现有测试工艺已不能满足注水开发油田频繁调整的需要，为此，对注水井分层测试及调配工艺进行了不断改进，逐步发展成为能够适应油田开发需要的测试、调配、资料处理和资料传输等一整套较为成熟的技术。1992～1997年为摸索试验阶段，这个时期先后引进了直读式电磁流量计（聚流）、无时钟流量计、涡轮流量计，由于油层出砂、注入水超标、管柱结垢和工作量增加等原因，以上技术的应用只限于局部，不能大规模开展。1997年以后，在试验对比的基础上，引进试验成功了存贮式电磁流量计和超声波流量计，解决了分层测试过程中的技术难题。井下存储式电磁流量计和超声波流量计经过近6年的试验应用，效果良好。近几年的有关技术指标同1997年相比，都有了较大提高，仪器故障率由26%下降到1.5%，遇阻率由12%下降到5.5%，仪器资料录取成功率由70%提高到93%以上。测试成功率的提高不仅减少了现场工作量，而且将注水井的测试重点转移到调配上来。井下存储式电磁流量计和超声波流量计除正常测试外，还能够检查注水管柱的密封状况，在测试过程中，分别在管柱底部和油层上部油管停点测试，可验证其密封情况。

2通井系列工具的设计

2.1空心通井器的设计

在水井测井通井过程中，常用的通井器为实心，在通井过程中受到死油阻力大，对于井内死油凝固、井心含有稠油的通井效果差，对此设计了空心通井器，增加了流体出孔和流体导向槽。空心通井器实物图如图1所示。

空心通井器设计有流体出孔和导向槽，通井时，通井器通过自身重力，在不断起放过程中，由头部冲击阻碍物，空心的构造可以减少受力面积增大压强，所产生的流体可通过流体出孔和导向槽排除，增大了通井成功率。

2.2偏心孔刮通器的设计

由于偏心孔通道不畅通，造成了水嘴压力计投不进去的难题。偏心孔刮通器可以快速有效的刮掉附着在偏心孔通道内壁上的锈蚀物，死油，泥沙等污物。其结构如图6所示。由长度20cm的上下刮削槽，外径钢丝刷和投撈器组合，刮通器下井后，过偏心工作筒后上提，靠凸轮打开投捞爪，对偏心孔通道进行投放，反复起下3—5次进行乱削，清洗，最终目的使偏心孔通道畅通，便于投放水嘴压力计。

2.3完善水量调配工艺

目前偏心注水井的水量调配仍采用投捞水嘴的方式，这种方式成功率较低，一般在70%左右。为此开展了以下试验。（1）多功能投捞器的试验应用与普通投捞器相比，多功能投捞器有上下两个投捞爪，根据调配情况投捞爪连接压送头或打捞头，一次下井可完成投捞调配或投（捞）两个堵塞器，不仅提高了工作效率，而且减少了仪器遇阻遇卡次数。（2）开展定量水嘴研究定量水嘴研究主要解决在压力不稳定状态下的注水问题，实现在不同压力下的定流量注水。现已完成30m3/d小流量井下试验推广工作，大流量室内试验得出了不同水嘴的6项水动力参数。目前发现了一些问题：组合嘴子滑阀和嘴子移动距离太短，压差的可调节余地太小，下步要继续进行室内试验，改进结构，得出结构改进后的水动力学参数及压差—水嘴大小的函数关系及经验公式。（3）开展可调水嘴研究可调水嘴适用于调配频繁的注水井，同普通水嘴相比，自带一套水嘴通径可变装置，可在地面的控制下改变注水排量，目前有机械控制式和电控式两种。机械控制是在地面用录井钢丝携带工具利用撞击等方式改变井下水嘴大小;电控式是用电缆将可调水嘴下到目的层，通过电缆在地面调节井下水嘴的大小来改变注水量，根据实际流量的变化进行再调节，直至流量符合要求。这种工艺调节水量比较准确，但装备成本较高。

2.4冲击钻式通井器的设计

在每年的注水井测试中，有大量的井因爆破阀填充物融解不彻底、管柱内结垢、死油脏物等造成的遇阻，使仪器下不到预定深度而终止测试。为了解决这类遇阻井的测试问题，设计了冲击钻式通井器，如图2所示。

冲击钻式通井器主要由加强筋、刮蜡器、外套、螺旋杆、钻头组成，其外部结构如图3所示，内部结构如图4所示。通井过程中用试井钢丝连接仪器后下井，到达遇阻位置后，反复提放，依靠工具自身重量，下端的钻头可自动旋转，疏通遇阻点，同时，位于螺旋锥片上的刮削工具自动跟进，实现变径范围在40-44mm，提高工具在遇阻点的可通过性。

2.5注聚剖面测井技术

（1）注聚剖面测井该工艺利用外流式电磁流量计测量出流体流动产生的感应电势，推算出流速和流量。仪器的磁场设计在流量探头四周的外部空间，感应测量电极设置在流量探头的筒壁外侧，流速测量灵敏空间在测量探头的外部，流体在探头外围流过。为减少由于测量仪器不居中造成的影响，在仪器上、下部设计了上、下两个扶正器。该工艺可以测得在注聚小流量状况下的流量值。应用效果：注聚剖面测井技术自2000年引进以来，年均工作量在70井次左右，其应用为孤东油田不断完善注聚方案提供了理论依据，缩短了注聚区油井初始见效时间，提高了整体注聚效果。如七区中注聚区，根据注聚剖面资料，适时调整部分注聚井的注聚浓度，改善注聚剖面，注聚区油井初始见效时间由方案预计的60d缩短到38d，日增油比方案设计提高了83t。（2）注聚井取样电缆控制的抽吸式取样装置能够根据需要获得井底条件下不同深度的聚合物样品。配套技术达到的指标：①取样采用电缆供电、井下电机控制方式，一次下井能够获得不同深度的两次聚合物样品。②单层聚合物样品体积达到200ml，样品无剪切。目前该技术在孤东油田已经成功应用10井次以上，为判断聚合物注入过程中的物性变化提供了直接依据。

结语

目前的通井工艺在国内处于先进水平，对改善油田管柱结垢严重的实际情况有着十分重要的作用。常规通井不仅仅适用于偏心分层配水管柱，还可以对结垢严重的光油管管柱的注水井进行井壁的刮除。钻进式通井工艺实现了密闭通井，而且较常规通井工艺适用范围广，能够实现在光油管、偏心管柱中的通井，尤其适用于井口附近遇阻的井。

参考文献

[1]邱小锋.新型套管通井刮削多功能工具的研制与应用[M].中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院.陕西科学技术出版社，2012，6：15-17.

[2]范红卫.斜井通井方法研究[M].江汉石油学院学报，2013，6：3-4.

（作者单位：1.大庆油田有限责任公司第一采油厂第一油矿试井队;2.大庆油田有限责任公司第一采油厂第一油矿试井队;3.大庆油田有限责任公司第一采油厂第一油矿试井队）