張斌 (吉林油田公司油氣工程研究院,吉林 松原 138000)

1 水平井分注水技術(shù)的意義及概況

1.1 水平井分注的意義

水平井分注的意義主要表現(xiàn)在：

1.1.1 水平井注水是水平井開(kāi)發(fā)區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)；同層段的水平井，分注可解決層內(nèi)非均質(zhì)影響

1.1.2 水平井注水可產(chǎn)生豐富的熱裂縫，可形成較好的吸水剖面。

1.1.3 水平井注水可增大注入量，提高驅(qū)油效率及產(chǎn)量。

1.1.4 水平井注水其注水前緣近似為線驅(qū)動(dòng)，具有很好的穩(wěn)定性。

1.2 水平井分注技術(shù)概況

目前與水平井智能分注技術(shù)相近的工藝主要有邊測(cè)邊調(diào)技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、井下壓控開(kāi)關(guān)配水技術(shù)，而水平井分注技術(shù)僅能完成三段分注。

1.2.1 智能測(cè)調(diào)聯(lián)作技術(shù)：井下測(cè)試儀器和地面監(jiān)測(cè)設(shè)備采用電纜聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)實(shí)時(shí)采集、分時(shí)傳輸。繼承了常規(guī)偏心注水工藝技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)可調(diào)水嘴、測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)直讀、邊測(cè)邊調(diào)。

1.2.2 智能配水工藝技術(shù)：將多信息測(cè)試與流量控制結(jié)合成統(tǒng)一整體置于井下，長(zhǎng)期自動(dòng)對(duì)各分注層段的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，在自定義的調(diào)配周期內(nèi)進(jìn)行流量調(diào)配。

1.2.3 壓控開(kāi)關(guān)配水技術(shù)：壓控開(kāi)關(guān)的核心是利用機(jī)電一體化及壓力傳感器接收技術(shù)，完成注水井井下各層注水量的測(cè)量，根據(jù)各層的配注要求，調(diào)節(jié)各層的注入量。

由上可見(jiàn)，因?yàn)樗骄斫Y(jié)構(gòu)的特殊性，常規(guī)分注與測(cè)調(diào)工藝的局限性，制約了水平井產(chǎn)能的發(fā)揮，限制了測(cè)調(diào)效率的提高，針對(duì)技術(shù)需求有必要開(kāi)展新型分注技術(shù)研究。

通過(guò)此技術(shù)研究可實(shí)現(xiàn)水平井多段智能分注，提高對(duì)水平井各段的精細(xì)認(rèn)識(shí)，進(jìn)而實(shí)施多段有效分注，提高最終采收率。

2 新型水平井分注工藝

2.1 新型水平井分注工藝的管柱設(shè)計(jì)

此工藝借助傳輸電纜將地面測(cè)控儀與井下智能配水器連接，實(shí)現(xiàn)井下各分注段的數(shù)據(jù)錄取及反饋控制；智能配水器集成測(cè)試工具與可調(diào)水嘴，實(shí)現(xiàn)有線監(jiān)測(cè)控制；分注管柱通過(guò)逐級(jí)解封與液壓扶正保證密封與解封穩(wěn)定可靠。

管柱組成：地面測(cè)控儀負(fù)責(zé)信息接收與指令下達(dá)，智能配水器、逐級(jí)解封封隔器、液壓扶正器形成井下封隔測(cè)控系統(tǒng)，單芯電纜、電纜保護(hù)卡與各端口密封接頭形成信息與動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)。

技術(shù)特點(diǎn)：能夠滿足水平井三段以上分注需求；扶正居中與逐級(jí)解封保證多級(jí)分注密封可靠不卡井；無(wú)需下入測(cè)試工具既可測(cè)調(diào)各段注水量并可自驗(yàn)封。

2.2 水平井封隔器的設(shè)計(jì)

在Y341封隔器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)水平井液壓逐級(jí)解封封隔器，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)穩(wěn)定坐封、安全解封。

結(jié)構(gòu)組成：主要由上接頭、密封部分、坐封機(jī)構(gòu)、解封機(jī)構(gòu)、下接頭組成。

工作原理：從中心管內(nèi)緩慢打壓，壓力達(dá)到12MPa時(shí)停泵憋壓5分鐘，之后繼續(xù)緩慢加壓至18MPa停壓，完成坐封。上提管柱后上接頭、內(nèi)心管及下接頭上行，拉動(dòng)解封機(jī)構(gòu)動(dòng)作解卡；與此同時(shí)，釋放機(jī)構(gòu)動(dòng)作也完成，封隔器解封。

技術(shù)參數(shù)：長(zhǎng)度1214mm、最大外徑￠100mm、最小內(nèi)徑￠50mm、坐封壓力18MPa、適應(yīng)井溫≤120℃、解封載荷20kN-30kN。

2.3 水平井扶正器的設(shè)計(jì)

針對(duì)水平段因重力作用會(huì)造成封隔器膠筒不居中，導(dǎo)致水平段密封不嚴(yán)、分注失效，設(shè)計(jì)了一種可重復(fù)坐封的液壓扶正器。

結(jié)構(gòu)組成：主要由上接頭、中心管、進(jìn)液密封機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)及下接頭組成。

工作原理：液體通過(guò)上接頭單流閥進(jìn)入，扶正塊伸出扶正體，達(dá)到擴(kuò)張扶正。上提上接頭后，內(nèi)部壓力通過(guò)上鋼套上端水孔排出，扶正塊失去擴(kuò)張支撐而復(fù)位。鋁合金扶正塊可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制解除扶正。液壓通過(guò)中心管下端水孔進(jìn)入復(fù)位液缸，使扶正體及坐封液缸復(fù)位，繼續(xù)加壓可使扶正塊再次伸出工作。

技術(shù)參數(shù)：長(zhǎng)度580mm、最大外徑￠100mm、最小內(nèi)徑￠40mm、坐封壓力10MPa、解封載荷10kN、工作溫度≤120°C。

2.4 水平井分注配水器的設(shè)計(jì)

將分注所需的參數(shù)監(jiān)測(cè)部件高度集成在分注配水器內(nèi)，通過(guò)傳輸電纜連接地面測(cè)控儀與配水器，實(shí)現(xiàn)信息與動(dòng)力傳輸，突破分注段數(shù)限制。

結(jié)構(gòu)組成：主要由上接頭、控制電路板、驗(yàn)封壓力計(jì)、溫度傳感器、流量計(jì)、可調(diào)水嘴、下接頭組成。

工作原理：水平井分注配水器集成壓力、溫度、流量監(jiān)測(cè)工具與可調(diào)水嘴，借助傳輸電纜連接井下智能配水器與地面測(cè)控儀，實(shí)現(xiàn)井下各分注段相關(guān)數(shù)據(jù)的錄取、解析與水量控制?？烧{(diào)水嘴的陶瓷活塞上部為密封腔體，不受壓力作用；連桿兩端受力面積完全相同，活塞在井下的開(kāi)啟和關(guān)閉不受井下高壓的影響，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靠位移傳感器測(cè)量水嘴開(kāi)度大小。在驗(yàn)封壓力計(jì)短節(jié)上裝有管內(nèi)壓力傳感器和管外壓力傳感器，當(dāng)可調(diào)水嘴完全關(guān)閉后，通過(guò)測(cè)量管柱的內(nèi)外壓差實(shí)現(xiàn)自動(dòng)驗(yàn)封。

技術(shù)參數(shù)：壓力測(cè)量范圍0-60MPa，精度0.1%；溫度測(cè)量范圍-40-150℃，精度±0.5℃。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 該封隔器可逐級(jí)解封，并具有鎖緊機(jī)構(gòu)，同時(shí)改進(jìn)了解封釋放機(jī)構(gòu)，具有坐封穩(wěn)定、解封可靠的優(yōu)點(diǎn)，能有效解決水平段分注出現(xiàn)的密封不嚴(yán)、解封載荷大的問(wèn)題。

3.2 該扶正器采用隱藏式扶正塊，具有可重復(fù)扶正、可強(qiáng)制解封的特點(diǎn)，能夠有效解決水平段扶正的問(wèn)題。

3.3 該配水器通過(guò)測(cè)調(diào)裝置一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了免工具實(shí)時(shí)測(cè)試與配注，極大的提高了測(cè)調(diào)效率。

[1]孟慶學(xué).油管扶正器的應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2007,36(6).