注水井防返吐配套工艺技术研究

苏蜓 王静

摘要：河南油田注水井由于中途停注、泵压波动较大注水量大幅变化或其它原因引起地层压力波动，造成地层出砂；地层返吐出砂、聚合物等，堵塞井下管柱和配注工具，导致注水井停产作业，长期可造成套管损坏甚至水井报废。通过研究完善配套注水工艺技术，配套多功能补偿装置及防返吐分注工艺，减少管柱蠕动，提高封隔器的密封有效期，减少换封作业次数，保护套管，防止返吐物进入油管，提高注水效果。

关键词：防返吐；配套工艺；研究

1.目前注水井工艺技术现状

采油二厂注水工艺主要有笼统注水、分层注水两种，合注井主要采用光油管加喇叭口，分注井主要采用偏心配水、压缩式封隔器、悬挂式配水工艺管柱，基本满足了注水的需要。

但是，目前合注井井下无保护套管的工具；分层注水井井下无防蠕动装置，受高压注水波动影响，管柱蠕动，易引起封隔器密封失效；在停注、洗井时，地层返吐出砂、油、聚合物等，堵塞井下管柱和配注工具，投捞测试仪器遇阻、无法测试调配，卡死井下管柱，影响注水效果。

2.注水井防返吐配套工艺技术研究

2.1注水管柱配套多功能补偿装置研究

通过现场管柱受力分析，在分注管柱上增加多功能锚定补偿装置，优化管柱，能够提高抗蠕动解封能力。下面介绍两种型号的补偿装置：

2.1.1 JBBC-1多功能补偿装置

主要用途：与封隔器配套使用，管柱伸缩蠕动时自动补偿，使封隔器保持不动，避免封隔器胶筒损坏，可以提高封隔器的使用寿命，保证注水井长期而可靠分层注水。

使用方法：检查工具是否完好，卡瓦活动是否灵活。

1）连接在第一级封隔器之上，母扣在上，公扣在下。

2）坐锚：补偿器下至设计位置，座好井口，以油管缓慢加压10Mpa以上，释放锁定机构，既可以正常注水。当层间压差大时，封隔器上移，推动补偿器卡瓦，促使卡瓦张开，补偿器坐锚，使封隔器以下的管柱固定不动，管柱可防蠕动，水井即可注水。

3）解锚：

方法一：因停注、洗井、封隔器解封，锚定卡瓦失动推力，自动解封。再次注水时在配水器压差作用下可再此锚定防蠕动。

方法二：作业上提管柱，补偿装置解锚，管柱可顺利提出。

2.2.2锚定补偿高压偏心分注管柱

对于注水压力高、管柱蠕动严重、封隔器易失效的注水井，采用管柱上增加合适工具来解决，能够减少管柱蠕动，提高封隔器的密封压力和使用寿命，减少换封次数。

2.2配套防返吐其它工具

2.2.1防返吐偏心配水器

工具结构：

工作筒+堵塞器

工具工作原理：

偏心配水器是根据油层不同吸水能力进行分层注水的井下工具之一。正常注水时，封隔器的胶皮筒处于张开状态，把油层分成若干段。各注水层段中的堵塞器，靠支撑体的台阶（直径为∮22mm）坐于工作筒主体偏孔内，凸轮卡于偏孔上部扩张部位，堵塞器上下两组四道盘根封住偏孔出液孔。注入水经滤网，通过水嘴、密封段出液槽、偏孔出液孔进入油管环形空间，注入目的层。

偏心配水器結构特点：

1）双螺旋导向，提高投捞成功率

直接在偏心配水器主体上部增设一个笔尖状螺旋面上导向体，上导向体开口竖槽增加一个带角度的倾斜面，避免投捞仪器导向爪的遇阻，导向体的开口竖槽与原偏心配水器主体下部导向体开口方向一致，构成双导向体偏心配水器。

采用该结构，当投捞器通过配水器主体时，投捞器下部导向爪先由下导向体导向，如果导向失败，投捞器继续下放，投捞器投捞主爪在上导向体笔尖状螺旋面的引导下继续导向，增加了导向次数，减少了投捞器滑层几率，提高投捞效率。

2）定压配水，只出不进

改变原偏心配水器主体出液孔结构，将出液孔加工在主体上部靠近偏孔处，与出液孔内腔连通，设定压单流反尔球座，装入单流反尔球，由定压弹簧控制反尔球的开启，定压弹簧的另一端与有密封圈的堵头相连。在单流反尔球左下部打两个出液孔，出液孔有定压单流反尔球控制，只出不进。

采用该结构注水，由油套环形空间注入地层。如果注水系统压力发生变化，单流反尔在弹簧作用下自动关闭，地层返吐物不能进入主体内，保证了井内油管空间畅通。

3）双层过滤，自洁内壁

将主体下平面通道直径加大，在主体下通道内部加装一个与主体同心、同直径的特制条缝滤罩，同时将支架改装为封闭结构，条缝滤罩与主体、支架构成环形空间。

采用该结构，注入水首先通过条缝滤罩，再通过堵塞器底部滤网、陶瓷水嘴由出液孔进入油套环形空间，注入目的层。起到过滤作用，使水嘴不易堵塞，减少了测试投捞次数和仪器的吊卡几率。

2.2.2底筛堵（FD-DSQ-114可投捞式洗井底筛堵）

结构：尾管+堵塞器。

工作原理：FD-DSQ-114可投捞式洗井底筛堵是利用堵塞器密封面和自身的凸轮结构实现对工作筒的密封和开启的。

FQ-DSQ-114可投捞式洗井底筛堵结构特点

1）将原偏心注水管柱底部洗井单流凡尔由固定式改为可投捞式堵塞器式结构，作业时随同注水管柱一起下到井内。

2）为避免油管内的结垢物、返吐物埋住尾管堵塞器打捞头，将可投捞式洗井底筛堵固定部分改为双管结构。

3）最下部采用特制的条缝筛管，阻挡环形空间的氧化物、注聚返吐物、地层出砂进入油管内。

采用以上结构，可以根据测试洗井的需要随时捞出或者投入洗井底筛堵，满足注水需要。双管结构可投捞堵塞器式洗井凡尔，封堵尾管起丝堵的作用。地层返吐物无法进入油管内部，保证了油管内部畅通，减少了单井分层调配的时间，便于及时分水，保证底层注够水、注好水，提高原有的采收率。

2.3防返吐配套分注管柱研究

地层砂、聚合物等返吐物大量进入井筒，不仅堵卡管柱，而且会导致地层亏空、套管损坏，因此，需要采取措施，控制地层砂、聚合物等大量返吐，并实现长期有效分注。

采用防返吐配套工艺分注，如下图所示，应用防返吐偏心配水器、底筛堵，能够解决返吐物堵塞井下管柱和配注工具，提高分注有效期，减少维护作业次数。

防砂、防返吐、防结垢物多功能偏心分层注水管柱结构由上至下依次连接在一起的油管、偏心配水器、封隔器、下级偏心配水器、筛管和丝堵，在下级偏心配水器和筛管之间设置有可投捞式洗井底筛堵。使之具有以下作用：

1）双导向作用，打捞的成功率高；

2）单流阀作用，解决地层返吐物从偏心配水器主体出液孔进入油管的问题；

3）阻挡脱落结垢物进入堵塞器滤罩水嘴；

4）减少了单井分层调配的时间，便于采油队及时分水工作的开展，保证地层注够水、注好水，提高原油的采收率。

3.现场应用及效果评价

2017年，根据水井目前生产状况和井下管柱结构精心筛选，优化设计，优选工艺，现场应用实施，跟踪效果分析，共完成防返吐配套工艺技术应用10井次，工艺成功率100%，减少维护作业井次20井次，节约作业费用130万元。

通过配套应用多功能补偿器、防返吐偏心配水器和底筛堵结构，能够解决注水压力高时管柱伸缩问题和地层返吐堵塞管柱的问题。

4.结论与认识

4.1结论

4.1.1通过防返吐配套工具的完善，有效防止注水井管柱蠕动和地层大量返吐、堵塞管柱的难题。

4.1.2现场应用情况说明：应用防返吐配套工艺技术，效果较好，提高了有效分注期和注水效果。

4.2认识

防返吐配套工艺技术研究发现，该项目能解决注水井管柱蠕动、地层返吐难题，减少作业次数，提高分注效果，有一定的应用价值，可推广应用。