四管分层注水工艺管柱应用探讨

赵元 滕达

摘  要：文章分析了四管分层注水工艺管柱的使用方式，这种管柱包括套管和井口，在套管内自上而下依次间隔设有上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞，上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞将套管内沿轴向分隔成四段，每段对应一个注水层段，注水管由共轴的外层油管、中层油管和内层油管构成，每层油管由油管、专用油管变扣、专用万向节、密封插管构成。这种工艺具有地面操作完成定量配水，配水量控制更精确、调节更方便，该四管分层注水工艺管柱具有结构简单、工作可靠、操纵方便、易于维护等优点，深受相关行业的欢迎。

关键词：四管;分层注水;工艺管柱

Abstract： This paper analyzes the use mode of four-pipe layered water injection process pipe string， which includes casing and wellhead. Upper bridge plug， middle bridge plug and lower bridge plug are arranged at intervals in the casing from top to bottom. The upper bridge plug， the middle bridge plug and the lower bridge plug divide the casing into four sections along the axial direction， each section corresponds to a water injection layer section， and the injection pipe is composed of a coaxial outer tubing， a middle tubing and an inner tubing. Each layer of tubing is composed of tubing， special tubing buckle， special universal joint and sealed pipes. This process has the advantages of ground operation to complete quantitative water distribution， more accurate water distribution control and more convenient adjustment. The four-pipe stratified water injection process string has the advantages of simple structure， reliable work， convenient operation， easy maintenance and so on.

四管分层注水工艺管柱由外层油管、中层油管和内层油管将套管内沿径向分隔成套外环形注水通道、外中环形注水通道、中内环形注水通道和中心注水通道，该四管分层注水工艺管柱每个层段都有独立的注水通道，井下无需设置配水装置，套管内自上而下依次间隔设有上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞，上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞将套管内沿轴向分隔成四段，每段对应一个注水层段，注水管由共轴的外层油管、中层油管和内层油管构成，外层油管、中层油管和内层油管将套管内沿径向分隔成套外环形注水通道、外中环形注水通道、中内环形注水通道和中心注水通道，外层油管下端接外层油管密封插管，外层油管密封插管与上部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，外层油管密封插管下缘与中层油管之间环缝构成外中注水口，中层油管下端接中层油管密封插管，中层油管密封插管与中部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，中层油管密封插管下缘与内层油管之间环缝构成中内注水口，内层油管下端接内层油管密封插管，内层油管密封插管与下部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，内层油管下端开口构成中心注水口。

1 现有分层注水背景技术

现有技术中对油井分层注水多采用偏心分层注水管柱，這种管柱以油管为中心，通过封隔器将油井分隔为若干层段，在需要进行配注的层段和位置连接偏心配水器，这种偏心分层注水管柱可以实现两级两段和三级三段分层注水。但是，这种偏心分层注水管柱的偏心配水器设置在井下，调节注水量需要通过投捞堵塞器更换水嘴才能实现，并且需要使用测试车，存在操作复杂，调节不精确，维护成本高等缺点，使用过程中一旦配水器失效，只能将整个管柱起出进行更换，且管柱起出过程中容易发生封隔器不解封造成卡井等情况，会产生大量的维修费用，浪费人力物力。

2 四管分层注水工艺管柱技术梗概

2.1 技术梗概

四管分层注水工艺管柱是一种四管分层注水工艺管柱，该四管分层注水工艺管柱每个层段都有独立的注水通道，井下无需设置配水装置，实现了地面操作完成定量配水，配水量控制更精确、调节更方便，该四管分层注水工艺管柱具有结构简单、工作可靠、操纵方便、易于维护等优点。四管分层注水工艺管柱结构原理见图1。

2.2 技术优势

这种四管分层注水工艺管柱，包括套管和井口，在套管内自上而下依次间隔设有上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞，上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞将套管内沿轴向分隔成四段，每段对应一个注水层段，注水管由共轴的外层油管、中层油管和内层油管构成，外层油管、中层油管和内层油管将套管内沿径向分隔成套外环形注水通道、外中环形注水通道、中内环形注水通道和中心注水通道，外层油管下端接外层油管密封插管，外层油管密封插管与上部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，外层油管密封插管下缘与中层油管之间环缝构成外中注水口，中层油管下端接中层油管密封插管，中层油管密封插管与中部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，中层油管密封插管下缘与内层油管之间环缝构成中内注水口，内层油管下端接内层油管密封插管，内层油管密封插管与下部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，内层油管下端开口构成中心注水口。

2.3 技艺效果

四管分层注水工艺管柱由于采用了共轴的套管、外层油管、中层油管和内层油管组合，将套管内部沿径向分隔成四条相对独立的注水通道，采用上部橋塞、中部桥塞和下部桥塞将油井分隔出四段，并利用三个密封插管与三个桥塞配合，将四条独立的注水通道的注水口隔封在对应的层段，从而实现了每个层段都有专用的注水通道，用相对独立的四条注水通道为四个层段单独注水，由于各层段的注水通道是独立的，各层段注水互不干扰，因此，可以根据各层段的特性采用不同的参数精确定量配水，并且，各管之间的环空仅作注水通道使用，无需在井下设置配水装置，而是将所有配水装置设置在井上，不但操纵、控制方便，易于维护，还免除了采用偏心分层注水管柱的投捞配水嘴作业，克服了偏心分层注水管柱配水器失效后需要将整个管柱起出进行更换的缺陷，本发明的四管分层注水工艺管柱工作稳定、可靠性高。由于采用了在上部桥塞的上方设有外层油管扶正器，在上部桥塞与中部桥塞之间设有中层油管扶正器，在中部桥塞与下部桥塞之间设有内层油管扶正器的技术特征，一方面减小在注水过程中油管蠕动幅度，使各管始终保持同轴，避免相邻管壁间发生摩擦，另一方面有利于密封插管与桥塞精准对接，并可防止油管震动而影响密封插管与桥塞间的密封效果，使本发明的四管分层注水工艺管柱安装施工更方便，工作更稳定，使用寿命更长。

3 四管分层注水工艺管柱应用指南

3.1 使用情况

四管分层注水工艺管柱，包括套管和井口，在套管内自上而下依次间隔设有上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞，上部桥塞、中部桥塞和下部桥塞将套管内沿轴向分隔成上、中、下、底四段，每段对应一个注水层段，注水管由同心的外层油管、中层油管和内层油管构成。外层油管、中层油管和内层油管将套管内沿径向分隔成套外环形注水通道、外中环形注水通道、中内环形注水通道和中心注水通道。外层油管下端接外层油管密封插管，外层油管密封插管与上部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，外层油管密封插管下缘与中层油管之间环缝构成外中注水口，为中段注水;中层油管下端接中层油管密封插管，中层油管密封插管与中部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，中层油管密封插管下缘与内层油管之间环缝构成中内注水口，为下段注水;内层油管下端接内层油管密封插管，内层油管密封插管与下部桥塞采用泵间隙配合和胶圈双重密封，内层油管下端开口构成中心注水口，为底段注水;外层油管与套管间的环空为上段注水。

3.2 技术改进

在外层油管、中层油管和内层油管的上部设有变径接头，外层油管、中层油管和内层油管经变径接头扩径后与井口装置连接。这项技术中所使用的桥塞优选为Y453-112mm可钻式复合桥塞，套管为51/2″套管，外层油管上段为31/2″油管，中层油管上段为23/8″油管、下段为1.315″油管，内层油管上段为1.315″油管、下段为22mm油管，外层油管扶正器为118mm扶正器，中层油管扶正器为33-124mm弹性扶正器，内层油管扶正器为22-124mm弹性扶正器，外层油管密封插管为55mm密封插管、中层油管密封插管为42mm密封插管、内层油管密封插管为22mm密封插管，本发明的四管分层注水工艺管柱与具有四条独立控制注水通道的四路注水井口配合使用。

3.3 施工方法

第一，将桥塞坐封工具与可钻桥塞连接，下到设计位置，将可钻桥塞坐封，坐封后将桥塞坐封工具起出，按先下后上的顺序将三个桥塞依次坐封;第二，将扶正式密封插管接到油管下方，下油管，油管从外层至内层顺序下;第三，密封插管离桥塞约10米时，应缓慢下放油管，密封插管与桥塞对接后缓慢下放油管，指重表发生变化时，说明密封插管已下到位，根据井深上提油管一定距离，以免注水时油管蠕动力反复作用在桥塞上，影响桥塞的密封效果;第四，起管柱时按照从内层至外层顺序起油管;第五，钻除桥塞。

4 结束语

作为一种新型工艺，四管分层注水工艺管柱克服了传统技术的缺点，加大了技术创新力度，施工简单，展示出了极佳的记忆效果，深受相关行业的欢迎与好评。

参考文献：

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