空心可调配水器优化研究与应用

刘艳霞，姜广彬，郭林园，聂文龙，许玲玲，张国玉

（胜利油田采油工艺研究院，山东东营257000） ＊

空心可调配水器优化研究与应用

刘艳霞，姜广彬，郭林园，聂文龙，许玲玲，张国玉

（胜利油田采油工艺研究院，山东东营257000）＊

针对目前空心式分层注水工艺技术存在的测调工作量大、水嘴调节难度大、分注管柱局限性等问题，研制了空心可调配水器。结合测调一体化技术，采用边测边调的方式对注水井同时进行测试与调配，不需进行吸水指示曲线测定和水嘴计算，仪器一次下井实时测试和调配各个层位。调配方法更符合注水井工作状态，避免了分层测试的压力影响，使配注量调节更准确，同时提高了工作效率，减小了工作量。现场应用50多井次，平均测调时间由24h缩短至8h，调配准确率达90%以上。

空心可调配水器；测试调配；注水井

目前采用的空心式分层注水工艺技术，存在以下问题：①分层注水井测调工作量大，为了满足各层配注要求，常规的注水调配需要测吸水指示曲线、通过配注计算各层水嘴等多个工序，同时，受注水水质等因素影响，在注水后期测试调配时容易造成卡阻；②水嘴节流方式调配难度大，以水嘴节流进行各层注水量调配，由于测地层吸水指示曲线等过程的误差，要想达到各层的精确配注非常困难［1－2］；③分注管柱各有局限性，目前的偏心分注管柱可以满足多层配注（4层以上）的要求，但部分井的投捞成功率不理想，空心分注管柱投捞测试方便，但分注层数受限制［3］。

采用同尺寸空心可调配水器代替常规配水器的液控注水井空心测调一体化技术，解决了传统空心配水工艺分层级数的受限问题，实现了不限级数的分层注水。该技术通过电缆绞车，把一体化测调仪下入到空心可调式配水器内，通过地面控制，利用地面控制软件实时观察井底流量、压力、温度的变化情况，将测试和调配工作1步完成，验封时也无需分级验封，只需1次作业便可实现全井所有层位的验封工作［4－5］。

1 可调配水器结构设计

在现有配水器设计原理的基础上，设计了拉套式、旋转套式和阀片式3种可调配水器。

1.1 拉套式可调配水器

拉套式可调配水器主要由上下接头、旋转套、防旋套管、开关套等组成，其结构如图1所示。

图1 拉套式可调配水器结构

拉套式可调配水器的密封方式为滑套密封方式。工作时，一体化测试调控仪下入可调配水器中心位置，连接臂在电机的带动下张开，卡住旋转开关套的键孔，带动旋转开关套旋转。上面的导程槽在旋转过程中带动卡在其中间的导向销上、下运动，完成旋转运动到直线运动的转换［6－7］。导向销跟开关套衬套及开关套连接在一起，两者会随着导向销的上、下运动而运动。导向销上、下运动的过程中带动导向套和开关套上、下运动，从而来控制出水口的大小，以此来控制出水量的大小。

1.2 旋转套式可调配水器

旋转套式可调配水器主要有上下接头、旋转套、连接套、弹簧、固定螺套等部分组成，其结构如图2所示。

图2 旋转套式可调配水器结构

其工作原理与拉套式可调配水器是一样的，也是将一体化测调仪下到位后，防转套管卡槽定位，旋转套卡槽定位转动。旋转套式可调配水器直接通过旋转套的水嘴与上接头外套的水嘴配合从而控制注水量的大小。

1.3 阀片式可调配水器

阀片式可调配水器主要包括上下接头、中心管、防转套管、旋转芯子、固定阀座、活动阀、压簧、定位段等部分，其结构如图3所示。

图3 阀片式可调配水器结构

其工作原理与以上2个配水器一样，测调仪到位后，连接臂在电机的带动下张开，卡住旋转芯子的键孔，由于内弹簧的存在使旋转芯子顶住上、下阀片至水嘴处。旋转芯子旋转时，会带动上阀片旋转，从而使其与下阀片上的过水口的重合度发生变化，以此来调节出水量大小。可调水量0～500m3／d；最大耐压60MPa；耐温150℃；可以无限级使用。

2 配水器试验及优选

由于注水井腐蚀严重，为了提高配水器的防腐性能，选择不锈钢材料2Cr13。对试制的3种配水器进行室内试验，以进行评价和优选［8］。

2.1 优选试验

如图4所示，将阀片式可调配水器、拉套式可调配水器、旋转套式可调配水器依次连接好，在最上一级配水器上连接2m油管短节，上面接三通接头，三通接头的正上方连接防喷器，三通侧接头连接电动增压泵，防喷器为了一体化测调仪测调时起防喷作用。

将3种不同型式配水器与试验装置相连接，并将其连接到电动试压泵上，检查无误后，启动试压泵进行试验。启动一体化测调仪对配水器进行调整，观察并记录电压、电流以及泵压变化情况，并根据排量及时间计算流量变化。反复进行上述步骤，记录试验数据。最后，将配水器完全关闭，增压至20 MPa，观察配水器的密封情况。

图4 可调配水器优选试验流程

2.2 试验结果及优选

3种配水器基本符合技术指标要求，但拉套式配水器调配工作电流偏大，阀片式和旋转套式配水器调配电流相对来说较小，旋转套式配水器有少量渗漏，需进一步进行试验验证其工作性能和可靠性，数据如表1所示。

从表1的数据及试验过程分析，可得出优选结论：

1） 拉套式可调配水器调配所需的工作电流明显高于旋转套式和阀片式配水器。从结构角度分析，拉套式配水器是将旋转运动转化为上、下往复运动，在此过程中，存在力的浪费，其中一部分力随着切向槽而消失，能够推动开关套开启与关闭的力较小，故传动效率较低。

2） 旋转套式配水器的调配电流是最小的，但是在压力较大时，旋转套式配水器会有一定的泄漏。原因是由于旋转密封的结构，旋转芯子与配水器主体可能配合不好，故而对加工精度的要求很高。

3） 综合来看，应选择阀片式配水器，其阀片式密封结构保证了配水器的密封性；同时，上下阀片间的接触面较小，故而调配时需要的扭矩小，工作电流低，灵敏度高。

表1 3种不同配水器室内试验数据

3 现场应用

空心可调配水器测调一体化技术原本是为解决海上油田测调施工工作量大的问题而研究实施的一项技术，经过应用发现在陆上油田注水井同样具有很好的效果。

该技术在东辛采油厂的营12、辛9区等共应用50余井次，1次施工成功率达到98%，最大井斜角24.8°，封隔器最大下深2 650m，单井平均测调时间由24h缩短至8h，累计增注52 200m3，调配准确率大幅提高，由33%调高至90%，对应油井日增油5.1t，大幅提高了测调精度，同时有效解决了调配误差大等问题，取得了很好的应用效果。一体化技术施工应用参数如表2。

表2 陆地采油厂空心可调配水器测调一体化技术施工应用参数

续表2

4 结论

1） 阀片式空心可调配水器测调一体化技术在胜利油田陆上采油厂应用50余井次，1次施工成功率达到98%，取得了很好的应用效果。

2） 该技术调配方法更加符合注水井工作状态，配注量调节更加准确，工作效率大幅提高。

3） 阀片式空心可调配水器调配灵活，下入个数不受限制，流量线性调节，调参精确。

4） 空心配水器测调一体化注水工艺技术在注聚区块或者水中含有较多原油的情况下，由于原油或其他杂质附着在测调仪电磁流量计部分，可能会出现测调不正常、配注不准确的问题。因此在应用该工艺的过程中，遇到该情况时，施工时应严格进行彻底洗井。

［1］ 李常友，刘明慧，贾兆军，等.液控式分层注水工艺技术［J］.石油机械，2008，36（9）：102－104.

［2］ 姜广彬，郑金中，张国玉，等.埕岛油田3种分层防砂分层注水技术分析［J］.石油矿场机械，2010，39（8）：71－74.

［3］ 王增林，辛林涛，崔玉海，等.埕岛浅海油田注水管柱及配套工艺技术［J］.石油钻采工艺，2001，23（3）：64.

［4］ 姜广彬，李常友，张国玉，等.注水井空心配水器一体化测调技术［J］.石油钻采工艺，2011，23（4）：99－101.

［5］ 吕亿明，王 百，黄 伟，等.水平井找水测试一体化工艺技术［J］.石油矿场机械，2011，40（2）：93－95.

［6］ 赵奇祥.新型投捞式恒流配水器设计与应用［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：49－53.

［7］ 杨建斌，王凤秋，戴志宏，等.大通径导流器研制与应用［J］.石油矿场机械，2011，40（7）：80－81.

［8］ 孙桂玲，窦守进，关 巍，等.双通路偏心分注技术适应性改进与试验［J］.石油矿场机械，2010，39（7）：84－89.

Optimization Study and Application of Integrated Hollow Water Segregator

LIU Yan－xia，JIANG Guang－bin，GUO Lin－yuan，NIE Wen－long，XU Ling－ling，ZHANG Guo－yu
（Oil Prodution Technology Institute，Shengli Oilfield，Dongying257000，China）

Integrated hollow water segregator was developed for there were many problems existed was the hollow separated layer water injection technology such as the mass work in allocating，the difficulties in the adjusting of water gate and the limitations of the tubular column.Working together with other allocating instruments，the segregator could test and allocate all the layers simultaneously without the measurement of bibulous instructions curve and the calculation of water gate.This allocating method is more congruously to the normal conditions of the injection wells.It avoids the effects of pressure in zonal testing and makes the allocation more accurate and efficient.It has been used in the oilfield for more than 50times with allocating accuracy above 90%.And it shortened the allocating time from 24hours to 8hours.

hollow water segregator；testing and allocating；water injection well

1001－3482（2012）07－0074－04

TE934.1

A

2012－01－22

胜利油田分公司科技推广项目“注水井智能测调一体化技术推广应用”（YT1121）

刘艳霞（1980－），女，山东威海人，硕士，主要从事浅海采油工艺技术研究，E－mail：lucialyx＠163.com。