定向注水井分層注水及配套測試技術研究

（中國石油新疆油田公司風城油田作業區,新疆 克拉瑪依市 834000）

1 概述

烏33 井區26 口注水井中，直井3口、定向井23 口。定向井傾角在1.21°～42.19°間。其中，傾角 20°～30°有 3 口，30°～40°有 15 口。造斜點在 520～978m 間【1】。

由于受井斜的影響，旋轉扭矩很難傳遞到封隔器上，不能正常換軌道坐封，造成坐封困難和難以坐封，限制了常規直井機械壓縮式封隔器的應用；井斜的作用，致使封隔器坐封時膠筒受力不均，膠筒肩部應力集中，導致膠筒密封性能下降，分注管柱的壽命縮短。

因此，定向注水井分注管柱應滿足；封隔器居中、能承受交變載荷時的密封和提高密封有效期；分層水量調配測試儀器串的下放與上提可靠。

2 定向井分層注水工藝的研究

根據以上分析，篩選出偏心配水分層注水工藝，對封隔器進行扶正居中改進，進行偏心配水器及相應測試工藝改進，滿足定向井分層注水需求。

2.1 封隔器的改進

為解決定向井中管柱嚴重偏向套管的一邊、封隔器坐封時膠筒受力不均問題，在封隔器主體結構上增加扶機構正以克服管柱正壓力造成的密封性能下降。封隔器受力分析及計算[2]。

鋼球扶正時的受力分析如下圖：

圖1 鋼球扶正時的受力分析圖

1-中心管,2-鋼球,3-套管，Nb-中心管鋼球扶正錐體斜面對鋼球的支反力，N-套管對鋼球的支反力，F-活塞對鋼球的綜合總推力。

通過室內試驗及力學計算，對封隔器居中扶正結構的設計，滿足了其在定向井內的坐封要求。下井應用近3 年，基本未發生失封現象。

圖2 居中扶正封隔器結構示意圖

2.2 配水器的改進

對偏心配水器進行減小各變徑間的過渡倒角；提高相鄰件的對正精度和減小其間隙；關鍵件如扶正體和主體之間增加定位結構；消除主體和支架間的間隙做到準確定位；降低投撈器及堵塞器所經過的各內孔的粗糙度，以減小摩擦阻力；各內孔鍍膜以減小摩擦阻力。(如下圖）

堵塞器主體φ22 毫米臺階坐于工作筒主體φ20 毫米偏孔上端面，凸輪卡于偏孔φ25 毫米擴孔段內，堵塞器外側出液 槽上、下兩組膠圈密封于主體偏孔出液口處，注入水經濾罩、水嘴、堵塞器出液槽、工作筒偏孔出液槽進入油套環空間，之后過套管射孔炮眼進入注水層段地層。

改進后的配水器適用于定向注水井分層水量的測試與調配，投撈堵塞器能準確到位，沒有發生儀器掉卡事故。

2.3 調配測試工藝的改進

地面測控儀通過電纜指揮綜合測調儀對井下可調式堵塞器的進行調配，同時在地面測控儀顯示調配流量等參數，縮短了測調時間（測調三層井一般僅用2-3 小時）。測控儀可選用調控器與電磁雙流量計組合或調控器與超聲波流量計組合。應用電纜直讀測調工藝進行分層水量測試調配，可減少測試工作量三分之二，減少儀器下放頻次，減小儀器遇卡風險。

3 應用情況

運用改進后的偏心配水分層注水工藝在烏33 井區實施定向注水井分層注水23 口，滿足了烏33 井區大斜度注水井分層注水要求，分注率達100%；分層注水量達到地質配注要求。2009～2011 年，進行分層水量測試調配207 井次，合格率達83%；封隔器驗封37 井次，失封率6%。儀器掉卡事故率為零。

結語

改進Y341 封隔器，增加鋼球扶正機構，使其達到了在大斜度定向井筒內居中扶正、均勻脹封、密封可靠的目的。

在偏心配水器主體上端新設計一插入扶正體的臺階，使其主體與扶正體同軸度好，保證了堵塞器投撈成功率。

定向井偏心配水分層注水工藝管柱結構簡單，滿足了烏33 井區大斜度注水井分層注水要求。

[1]張傳新，石善志.《烏爾禾油田烏33 井區克下組油藏采油工程方案》2008.2.

[2]馬衛國，張亞昌，張德彪，等。雙膠筒封隔器膠筒密封性能分析 [J],石油機械，2010,38（11）：51-53.