偏心分层注水井一体化验封测调工具研制

王 超

(1.大庆油田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453；2.黑龙江省油气藏增产增注重点实验室，黑龙江 大庆 163453)

大庆油田分层注水是水驱开发的根本[1-2]。长垣老区已进入双特高开采期，层间、层内和平面矛盾更加突出；外围油田产量递减快，动用程度低[3-5]。采用常规分层注水工艺技术已不能实现对剩余储量的有效挖潜，迫切需要发展精细分层注水工艺技术。

油田先后开发应用了电动测调、电动验封等技术[6-15]，大幅度提高了测试效率。但是，电动测调和电动验封均属于独立技术，测试时需要操作人员分别使用测调、验封仪器进行多次起下操作，增加了仪器成本、人工成本和测试车辆费用。为了进一步提高测试效率、降低投入、增强对地层特性的认识，研制了一体化验封测调工具，由验封测调一体仪和地面控制系统组成。本文介绍了该工具的结构、原理和应用情况。

1 验封测调一体仪

1.1 结构组成

验封测调一体仪主要由电缆头、上流量计组件、电机、调节组件、电机传感器组件、密封段组件、支撑导向组件、下流量计组件(可拆卸)等组成，如图1所示。

1—电缆头；2—上流量计组件；3—电机；4—调节组件；5—电机传感器组件；6—密封段组件；7—支撑爪；8—支撑导向组件；9—下流量计组件(可拆卸)；10—导向爪；11—调节臂。

1.2 技术原理

验封测调一体仪主要实现油管压力、温度、流量等信号的采集处理、单芯电缆通讯等功能。在测调状态下，控制调节组件上的调节臂张开，密封段组件的胶筒和支撑导向组件的支撑爪处于收拢状态，下放仪器使得调节组件的调节臂与井下配水器上的堵塞器对接后，即可实现分层注水量的测调功能；在验封状态下，调节组件的调节臂处于收拢状态，控制支撑导向组件上的支撑爪张开，下放仪器使得支撑导向组件的支撑爪与井下配水器定位台阶配合后，控制密封段组件的胶筒胀封，即可实现本级封隔器的验封功能。

1.3 技术参数

最大外径

ø44 mm

长度

<2 200 mm(单流量，含电缆头)

<2 500 mm(双流量，含电缆头)

流量测量范围

2～300 m3/d

流量测量精度

±2.0% F·S

压力测量范围

0～60 MPa

压力测量精度

±0.2% F·S

密封胶筒使用寿命

可反复验封10层次以上

适用范围 偏心分层注水工艺管柱直读式测调、验封

其他性能 调节臂能与主流堵塞器可靠的对接和调节

仪器测调具有正反双导向功能

1.4 技术特点

1) 验封测调一体仪设计有配套接口，可安装下流量计组件(可随时拆卸)，实现双流量测调功能。

2) 验封测调一体仪调节臂配有不同规格的调节头，能与大庆油田的主流堵塞器可靠的对接和调节。调节头可根据需要由现场操作人员进行更换。

3) 验封测调一体仪上同时布置有测调短节和验封短节，使得仪器同时具有测调功能和验封功能，2个功能依靠不同部件组合实现，互不影响。

4) 验封测调一体仪可录取注水层段的地层压力、油管压力、流量、温度等数据，控制软件可实现仪器的参数设置、验封电机和测调电机的控制、测试数据处理，能输出合格测调和验封卡片，满足资料解析要求。

5) 验封测调一体仪具有安全保护功能，电机过载或过流时断电。

2 地面控制系统

地面控制系统与验封测调一体仪配套使用，包含地面测控仪和PC测调软件2部分。地面测控仪为井下用电设备提供可靠电源，具备控制功能。配套的PC测调软件需要在Windows XP操作系统以上的计算机上运行，能够实现对验封测调一体仪的控制、数据采集、保存、显示及打印功能；控制程序在地面终端显示屏上应实时反馈井下数据、工作参数曲线，包括电压、电流、温度、油管压力、地层压力、实时流量、水嘴开度、密封胶筒坐封与解封过程中工作状态指示、支撑臂对接指示、调节臂对接指示、导向爪开启状态等信息，真实准确。

3 施工工艺

1) 地面调试。安装井口防喷管及滑轮，测试调节臂收放及密封段胀封功能是否正常。

2) 仪器下井。通过电缆携带验封测调一体仪下入到井下最下一层配水器上方。

3) 检测流量。将仪器从最下层配水器逐级上提，在每层配水器停留3～5 min，测试数据，形成测试成果表。

4) 调节流量。将测试成果表与各层配水量对比，仪器下至不满足配注层段的配水器上方，打开调节臂，继续下入至配水器中与堵塞器对接，调节流量至合格。

5) 验封封隔器。将仪器下至最下层封隔器中，地面发送指令，胀封胶筒，井口控制注水阀“开-关-开”动作，每个动作稳压3～5 min，根据曲线判断封隔器密封情况。

6) 验封其余层段封隔器。上提至上一层配水器中，重复步骤5，完成全部层段验封后，起出仪器，卸掉防喷管，井口恢复正常注水。

4 现场试验

一体化验封测调工具在大庆油田现场试验248井次，一次测调成功率达92.2%，实现了仪器一次下井，完成验封及流量测试调配。本文以B井为例进行分析。B井的井况参数如表1所示。

表1 B井井况参数

4.1 验封成果分析

根据管柱深度，将验封测调一体仪下到最下一级配水器上方，通过地面控制系统得到验封曲线如图2，曲线分析为P1层疑似不封；P3层、P2层上方封隔器均验封。

图2 B井一次验封曲线

对P1层进行解堵后，再次下入仪器，得到第2次验封曲线如图3，P3层、P2层、P1层均测得典型的验封曲线，封隔器是验封的。证明仪器重复性较好。

图3 B井二次验封曲线

4.2 测试成果分析

下放验封测调一体仪并坐到配水器上方，与水嘴调节机构进行对接，点击“调大”、“调小”按钮，进行水量调节，得到测试曲线如图4。分析曲线为：从左至右依次为P3、P2、P1层，视流量依次为：11、20、48 m3/d。按照递减法，各层吸水量分别为：11、9、28 m3/d。测调流量在合理范围内。

图4 B井测试流量曲线

5 结论

1) 一体化验封测调工具突破了测试效率受小卡距和分层段数的限制、细分井测调难度大、测试时间长的问题。针对特定层段，可实现小卡距双导向直读，提高了测试效率。

2) 该工具实现了一次下井，完成测调和验封工作。这2项功能独立进行、互不干扰，提高了工作效率。

3) 测调功能和验封功能组合，降低了油田仪器购置成本。起下仪器次数少，减少了测试车辆燃油费用和电缆磨损，大幅降低了油田水井测试成本，实现了降本增效。