新型直讀式注水流量測調儀研制與應用

蔣雨辰

（東北石油大學，黑龍江 大慶163318）①

目前，大慶油田水驅開發面臨著2個問題：

1） 分注井數增長速度較快。從2001年的11 693口已增加到2012－10的 20 789口，增長了77.8%。測調工作量大而人員不足。

2） 注水合格率下降速度較快。對273口井連續測試，注水合格率在第4個月時已降至62.1%，有必要縮短測調周期［1－3］。

近幾年發展了直讀式高效測調工藝，測調時間縮短至2～3d，測調效率提高近1倍，已成功應用3 000多井次，為解決測試工作量大幅增加、測試隊伍無法滿足現場需求的矛盾提供了有力的技術支持［4－5］。但測調儀存在下不去、上提遇阻而損壞電纜、測試精度低、測調周期長等問題。因此，有必要對測試儀的結構進行改進。

1 存在問題及改進方案

測調工藝使用的直讀式注水流量測調儀采用單支電磁流量計、2道密封盤根、集流測試方式。由于油管壁結垢，在測試過程中存在部分層段下不去或上提時遇阻的現象；當儀器遇卡后電纜剪斷困難，導致電纜損壞。因此，在一定程度上制約了該技術的規模化推廣應用。對該直讀式注水流量測調儀進行了改進，即在原有的基礎上增加1支電磁流量計，利用2支電磁流量計測量的差值獲得單層注入量；取消密封盤根，實現了非集流單層測試功能；設計可抽頭電纜頭，當儀器遇卡后可將電纜安全起出，避免損壞。通過改進，使直讀式注水測調儀更有利于規模推廣應用。

2 直讀式注水流量測調儀的改進

2.1 電纜頭結構

原電纜頭未設計遇阻后自動脫開機構，儀器遇阻后只能上提電纜，護套電纜極易損壞。為保護電纜，對電纜頭結構進行了改進（如圖1）。當上提力達到額定張力（140～150kN）時，不銹鋼護套電纜通過子、母夾緊頭過載可自動脫開，起到保護護套電纜的目的，便于對直讀式注水流量測調儀的順利打撈。

新電纜頭裝配簡單、快捷，采用無外露螺釘結構，解決了原電纜頭外露螺釘脫落的難題，實用性、安全性強。

圖1 新型直讀式注水流量測調儀前端電纜頭結構

2.2 流量計數量

針對原直讀式注水流量測調儀局部直徑大、在使用過程中外露密封材料易損壞、井下易遇阻的問題，采用了上、下電磁流量計的結構設計，取消密封盤根，增強了儀器的通過性能和防卡性能（如圖2）。測調時，將直讀式注水流量測調儀坐入橋式偏心配水器內即可與可調堵塞器對接，此時上電磁流量計位于橋式偏心配水器上部，下電磁流量計位于橋式偏心配水器下部。2支流量計的測量差值即為當前層位的單層流量。據此進行流量的調節，同時還可監測到橋式偏心配水器下部各層段調配時的流量變化，使調配更快速。

由于采用非集流測試方式，可適用于普通偏心配水器，具有更廣的適用范圍。

圖2 上下雙流量計新型直讀式注水流量測調儀實物

2.3 調節臂與扶正臂結構

原直讀式注水流量測調儀無法實現在油管內任意位置測試流量，采用鋼絲控制方式實現調節臂的彈開和收攏，動作可靠性較差。同時，對接狀態及可調堵塞器開度無法判斷，在較大程度上影響了該技術的測調效率。因此，進行3方面改進：

1） 在井下測調儀上設計有扶正臂，與調節臂成對使用，使測調儀在油管中任意位置都能扶正居中，從而保證流量測試的準確性。

2） 調節臂利用凸輪支點使得調節臂彈開或收攏，收放快速有效；保證電機與調整頭之間的有效傳動，使對接后的可調堵塞器連續可調。

3） 通過位置傳感器來確定可調堵塞器的旋轉圈數、調節臂的彈開及收攏、調節臂與可調堵塞器是否對接。

3 技術參數

儀器外徑 42mm

儀器長度 2 400mm

流量計數量 2支

流量測量范圍 5～200m3／d

流量測量精度 ±3.0%

壓力測量范圍 0～40MPa

壓力測量精度 ±0.2‰

電機轉速 1.5r／min

額定轉矩 8N·m

井下儀器工作溫度 0～85℃

4 現場應用

新型直讀式注水流量測調儀在大慶油田進行了70井次現場試驗，工藝成功率100%，平均測調時間由4.2d縮短至2.8d。

由流量測試曲線（如圖3）可以看到：流量計在通過雙導向偏心配水器時可以產生很明顯的流量臺階，說明雙導向偏心配水封隔器在流量計通過時，能夠建立穩定的流量測試系統。流量計能夠準確地記錄當前各層段的注水量（如表1）。在測試過程中通過1次投撈，即可以得到全井所有層段的流量測試數據，降低了勞動強度，縮短了測試周期。

圖3 高113－48井流量測試曲線

表1 高113－48井各層流量測試數據

從現場應用情況可以看出：新型直讀式注水流量測調儀在流量資料的錄取和流量調配的過程中減少了投撈的次數，使全井的測調效率得到顯著提高。從流量測試數據可以看出：全井單層誤差最大值為16.67%，最小值為0，單層平均差值為2m3／d，全井注水誤差為0.27%。達到了配注方案的要求。

5 結論

1） 新型直讀式注水流量測調儀采用雙流量計、無密封圈的結構設計，克服了原測調儀必須坐封才能測試流量的不足，并解決了測試時遇阻的問題，在常規偏心配水器及橋式偏心配水器上均可適用。

2） 調節臂機構利用凸輪支點使調節臂彈開或收攏，收放快速、有效。

3） 測調儀采用了多個位置傳感器，可以實時地反饋測調儀的工作狀態，包括角度、收攏、彈開、對接等，使測調工作能更準確、快捷、有效地進行。

4） 新型直讀式注水流量測調儀的開發和應用，使得測調聯動技術具有更好的適應性，是對高效測調技術的發展和完善。

［1］徐國民，苗豐裕.注水井高效測調技術的研究與應用［J］.科學技術與工程，2011，11（5）：958－963.

［2］劉 合，閏建文，薛鳳云，等.大慶油田特高含水期采油工程研究現狀及發展方向［J］.大慶石油地質與開發，2004，23（6）：65－67.

［3］剛振寶，衛秀芬.大慶油田機械分層注水技術回顧與展望［J］.特種油氣藏，2006，13（5）：5－7.

［4］劉 合.加速科技創新突破技術瓶頸為大慶油田可持續發展提供采油工程技術支撐［J］.大慶石油地質與開發，2006，25（1）：23－27.

［5］王子建，于九政，晏耿成，等.新型免投撈堵塞器設計與試驗研究［J］.石油礦場機械，2012，41（10）：33－36.